[發明專利]一種基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法

有效

• 申請號: 201410063914.2
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103887816A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 高志強;褚華宇;范輝;孟良;孫中記;梁賓;楊瀟
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥;張素靜

技術領域

本發明涉及一種基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法，屬于分布式發電、儲能、功率預測、小波分析、光伏發電、微電網及新能源發電技術領域，是適用于多元復合儲能系統的控制策略。

背景技術

目前微電網的控制策略的發展和應用還不成熟，需要進一步的改進和探索，現階段為微電網并網提供儲能的主要設備為超級電容器和蓄電池；超級電容具有功率密度大、循環使用壽命長、充電時間短、可靠性高、能量密度低的特點，而蓄電池能量密度大，可以大容量儲能，但是不適合頻繁充放，通過將這兩種儲能裝置優勢互補，由于技術原因沒有結合應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種安全穩定、經濟運行，減少蓄電池充放電次數的基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：

本方法的具體步驟如下：

步驟一：根據光伏電池組件的光伏輸出功率預測值????????????????????????????????????????????????和負荷功率的預測值，計算二者差值；

步驟二：利用小波包分解方法，將差值信號映射到m個小波包子空間中，對進行分解，得到不同頻率的頻率信號；

步驟三：從經小波包分解法后得到頻率信號中選出與蓄電池的響應頻率相近的頻率信號作為低頻信號，由蓄電池補償；剩余的頻率信號以及未被電池吸收的頻率信號作為高頻信號，由超級電容器補償；

步驟四：并網運行模式下，蓄電池和超級電容器采用雙環控制策略，即外環功率控制、內環電流控制的控制方法，利用超級電容器的荷電狀態和蓄電池的電流、荷電狀態、最大充放電功率，輸出蓄電池和超級電容器的實時功率，控制蓄電池和超級電容器的充放電功率，根據具體情況采取如下操作：

設光伏電池輸出功率為,蓄電池功率為，超級電容器功率為，并網時電網與微電網的交換功率為，負荷功率為，SOC_B為蓄電池荷電狀態，i_B為蓄電池電流，?為蓄電池荷電狀態最大值,為蓄電池荷電狀態最小值，為超級電容器荷電狀態，光伏功率輸出與負荷功率的差值經小波包分解后的低頻信號為，高頻信號為。

（1）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，，此時電網平抑光伏功率的低頻波動；當時，則控制系統控制，,此時電網平抑光伏功率的低頻波動，超級電容向蓄電池充電，并且平抑光伏功率高頻波動；

（2）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

（3）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

（4）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

（5）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

（6）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，，此時電網平抑光伏功率低頻波動；當時，則控制系統控制，，此時，光伏功率低頻部分波動由電網平抑，高頻部分波動由超級電容平抑，并且超級電容以一定的穩定功率值向電網放電；

（7）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，,此時電網向微電網輸送功率，不僅平抑光伏低頻波動，而且為蓄電池充電；當時，則，，其中為超級電容器允許最大輸出功率，此時光伏功率的低頻功率波動由電網功率平抑；

（8）當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，?,此時電網向微電網輸送功率，平抑光伏低頻波動；當時，則，，此時光伏功率的低頻功率波動由電網功率平抑；

（9）當，,時，檢測光伏逆變器是否以光伏最大功率輸出，當光伏逆變器控制輸出功率小于當前時刻光伏最大輸出功率時，則控制系統控制光伏逆變器增大光伏功率輸出；當逆變器已經控制光伏功率以當前最大功率輸出，則檢測超級電容荷電狀態，

①若，則首先控制超級電容器放電，使，;

②若，則控制蓄電池放電，使,；

（10）當，,時,分兩種情況：當，檢測光伏逆變器是否以光伏最大功率輸出，如果光伏逆變器控制輸出功率小于當前光伏最大輸出功率，則控制系統控制光伏逆變器增大光伏功率輸出，如果逆變器已經控制光伏功率以當前最大功率輸出，則此時使蓄電池和超級電容都停止放電，即令,，由電網側向負荷提供電能。

對于所述蓄電池和超級電容采用外環功率控制、內環電流控制的方法得到蓄電池和超級電容器的實時功率P，并使其不斷接近最終達到給定有功功率P_ref的具體步驟如下：