[發明專利]一種平抑間歇性電源功率波動的混合儲能控制方法

在審

• 申請號: 201410578187.3
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104300567A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 鄭建勇;梅軍;張宸宇;周福舉;胡洛瑄;鄧凱
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

技術領域

本發明涉及平抑間歇性電源功率波動的混合儲能控制方法，屬于微電網儲能技術。

背景技術

由于風電、光伏等間歇性電源輸出功率波動大，隨機性強的特點，微網中需要儲能設備來平抑間歇性電源帶來的功率波動問題。傳統的方法是采用單一的蓄電池儲能元件來實現系統功率的平抑，但是由于頻繁的充放電對蓄電池組壽命的影響以及單一儲能元件往往不能滿足系統功率平抑的需要，本發明將蓄電池和超級電容優勢互補組成混合儲能系統來增強儲能系統的功率調節能力，利用超級電容功率密度大、充放電次數多的特點優先平抑功率波動，通過蓄電池組的后續調節來維持超級電容電壓在限值以內。對蓄電池充電組和放電組分別獨立控制，并且基于蓄電池組荷電狀態對充電組和放電組進行相互調整，以優化蓄電池組充放電過程，延長儲能元件使用壽命。

發明內容

發明目的：針對間歇性電源輸出功率波動大、隨機性強的問題，以及單一蓄電池組頻繁充放電對蓄電池組壽命造成的不良影響，本發明提供一種平抑間歇性電源功率波動的混合儲能控制方法，通過將蓄電池和超級電容優勢互補組成混合儲能系統來增強儲能系統的功率調節能力，同時將蓄電池組分成充電組和放電組，有效的提高了蓄電池組的壽命。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種平抑間歇性電源功率波動的混合儲能控制方法，由蓄電池組和超級電容組成混合儲能，將蓄電池組分成獨立控制的兩個蓄電池分組，每一組蓄電池分組均包括一個以上蓄電池，將兩組蓄電池分組分別稱為第一蓄電池組和第二蓄電池組；超級電容、第一蓄電池組和第二蓄電池組分別通過雙向DC/DC變換器連接在混合儲能的直流母線上，實現超級電容、第一蓄電池組和第二蓄電池組的雙向控制；混合儲能的直流母線通過DC/AC變換器連接到公共電網上，間歇性電源通過DC/AC變換器連接到公共電網上；平抑間歇性電源的功率波動的目標是利用混合儲能吸收間歇性電源出力中的波動部分，使得間歇性電源并網功率平滑；蓄電池組采用基于荷電狀態的蓄電池組相互調整規則來實現狀態控制，具體為：

將第一蓄電池組作為充電蓄電池組，將第二蓄電池組作為放電蓄電池組，充電蓄電池組中的蓄電池處于充電狀態或充電完成狀態，放電蓄電池組中的蓄電池處于放電狀態或等待放電狀態；當放電蓄電池組中的部分或全部蓄電池的荷電狀態到達荷電狀態下限時，調節該部分或全部蓄電池到充電蓄電池組，同時將充電蓄電池組中達到荷電狀態上限的部分或全部蓄電池調節到放電蓄電池組，重新分配充電蓄電池組和放電蓄電池組，形成新的第一蓄電池組和第二蓄電池組；在放電蓄電池組中，優先驅動荷電量最小的若干蓄電池或放電蓄電池組整體以額定功率輸出的方式調節超級電容電壓在額定工作范圍以內；在充電蓄電池組中，優先驅動荷電量最大的若干蓄電池或充電蓄電池組整體進入放電蓄電池組。

優選的，與超級電容相連的雙向DC/DC變換器采用電壓外環、電流內環的雙環控制策略，與蓄電池相連的雙向DC/DC變換器采用功率外環、電流內環的控制策略。

優選的，平抑間歇性電源的功率波動的目標是利用混合儲能吸收間歇性電源出力中的波動部分，使得間歇性電源并網功率平滑，具體為：

P_s＝P_g+P_h

其中，P_g為間歇性電源出力，P_h為混合儲能平抑功率，P_s為平抑后間歇性電源并網功率；將間歇性電源出力P_g減去經低通濾波得到的平滑分量即為混合儲能平抑功率P_h，傳遞函數為：

Ph(s)=-Tgs1+TgsPg(s)]]>

其中，T_g為濾波時間常數。