[發明專利]基于溫度和功率控制平抑分布式能源功率波動的方法及系統

有效

• 申請號: 201710220876.0
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106911136B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 施金曉;黃文燾;邰能靈;樊飛龍;余墨多
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 顧天樂;王毓理

一種混合儲能技術領域的基于溫度和功率控制平抑分布式能源功率波動的方法及系統，基于熱泵的實時運行狀態以及超級電容、蓄電池的實時荷電狀態，使用模糊控制對可變濾波時間系數進行調整；并通過溫度控制與功率控制對發電波動功率在熱泵?超級電容?蓄電池間進行分配，從而分別平抑功率波動中的低頻和中高頻成分。本發明減少了混合儲能投資成本，延長了蓄電池壽命，提高了系統可靠性與經濟效益；同時溫度控制可對熱泵出力分量進行修正以滿足用戶的舒適度的要求。

技術領域

本發明涉及的是一種混合儲能領域的技術，具體是一種基于溫度和功率控制平抑分布式能源功率波動的方法及系統。

背景技術

在目前的電力系統中分布式電源的概念逐漸興起，應用越來越廣泛。分布式電源中以風能、太陽能為主的可再生能源具有隨機性、間歇性和波動性的特點，其在相關電網線路中會產生瞬時功率波動，如果不對功率波動進行平滑，會造成發電系統出現可靠性低、穩定性差等問題。

為平抑分布式電源功率波動，通常采用以超級電容和蓄電池為主的混合儲能系統進行儲能，但是目前的混合儲能系統投資成本較高，無法帶來經濟效益；而以熱泵為主的需求側負荷較少考慮具體的負荷運行特性，在很大程度上影響了功率波動的抑制效果。

此外，當前熱力網和電力網等能量供給系統普遍存在獨立設計、規劃且各自運行的特點，各能源網之間缺乏交互與協調，很難發揮多能源供應層面能量耦合互補與梯級利用的優勢。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種基于溫度和功率控制平抑分布式能源功率波動的方法及系統，通過溫度控制與功率控制的相互協調，對分布式電源功率波動進行抑制，能夠提高系統可靠性與經濟效益。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于溫度和功率控制平抑分布式能源功率波動的方法，包括以下步驟：

①根據熱泵系統額定功率、歷史熱泵系統運行功率、當前發電波動功率以及歷史熱泵系統參與波動平抑的出力分量，通過功率控制獲得當前低頻波動分量的濾波時間常數；

②根據超級電容的容量、歷史充放電功率、歷史荷電狀態、蓄電池的容量、歷史充放電功率以及歷史荷電狀態，通過功率控制獲得當前中高頻波動分量的濾波時間常數；

③對低頻波動分量的濾波時間常數進行低通濾波，然后通過溫度控制模型獲得當前熱泵系統運行功率及當前熱泵系統參與波動平抑的出力分量；

④基于當前發電波動功率以及當前熱泵系統參與波動平抑的出力分量，對中高頻波動分量的濾波時間常數進行高通濾波，得到當前超級電容充放電功率與蓄電池充放電功率，從而平抑當前功率波動。

所述的發電功率波動平抑模型為P_Flu(t)＝P_SC(t)+ΔP_HP(t)+P_BESS(t)，ΔP_HP(t)＝P_HP(t)-P_{HP_N}，其中：P_Flu(t)為當前發電波動功率；P_BESS(t)與P_SC(t)分別為t時刻蓄電池與超級電容的充放電功率，充電為正，放電為負；ΔP_HP(t)為t時刻熱泵系統參與波動抑制的出力分量，P_HP(t)為當前熱泵系統運行功率，P_{HP_N}為熱泵系統額定功率。

所述的低通濾波后獲得熱泵系統預出力分量其中：λ_a(t)為當前低頻波動分量的濾波時間常數，Δt為系統采樣時間間隔，ΔP_{HP_pre}(t-1)為t-1時刻熱泵系統預出力分量。