[發明專利]帶有過充過放保護裝置的混合儲能功率分配方法

有效

• 申請號: 201711273971.3
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108011437B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 葛維春;張艷軍;高凱;葛延峰;蘇安龍;何曉洋;韓子嬌;曾輝;史航睿;楊珺;孫秋野;肖軍;劉鑫蕊;張濤;張強;劉罡
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國網遼寧省電力有限公司;東北大學;國家電網公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周楠;宋鐵軍

本發明屬于電力系統儲能優化以及新能源儲能優化領域，涉及一種帶有過充過放保護裝置的變時間常數混合儲能功率分配系統及方法，該系統包括帶有變時間常數控制器的混合儲能功率分配模塊、基于荷電狀態的混合儲能過充過放保護裝置、蓄電池儲能模塊、超級電容儲能模塊、光伏發電模塊、和直流負載。本發明可以有效降低蓄電池功率大幅波動，增加了使用壽命；同時根據功率指令和儲能元件狀態匹配度的過充過放保護策略可以避免系統向故障方向運行，降低了事故風險。

技術領域

本發明涉及混合儲能系統的功率分配系統及方法，尤其涉及帶有過充過放保護裝置的混合儲能功率分配系統及方法，屬于電力系統儲能優化以及新能源儲能優化領域。

背景技術

由于化石燃料的日益短缺以及其所造成的環境污染的日益嚴重，人們越來越重視對新能源的開發和利用。然而，不少可再生能源發電技術受環境限制，其發出的功率會對外呈現出隨機性和波動性，使其接入中低壓配電網時影響交流側的功率平衡、供電可靠性以及電能質量。針對可再生能源的缺陷通常采用儲能系統進行優化，提高系統穩定性和改善電能質量。儲能技術中能量型儲能元件(比如鉛酸電池)一般能量密度大、功率密度小；功率型儲能元件(比如超級電容)一般能量密度小、功率密度大，二者具有極強的互補性，因此由高能量密度的蓄電池和高功率密度的超級電容構成的混合儲能系統因其技術上和經濟上的優勢，被廣泛認為是解決可再生能源發電功率波動的有效辦法。但目前對于混合儲能系統控制策略成為關鍵問題，需要根據系統中儲能原件的技術參數容量制定功率控制策略，考慮到當前控制策略與實際電池狀態之間可能存 在矛盾，因此充放電保護策略也是必要選擇。

傳統的混合儲能系統功率分配方法，如文獻“基于鋰電池充放電狀態的超級電容狀態調整方法”，該方法考慮了混合儲能系統整體充放電能力，在蓄電池充放電狀態確定的情況下，通過超級電容荷電狀態大小和其參考補償功率方向來調整低通濾波常數的大小，重新分配功率，同時對蓄電池和超級電容之間的過充過放和最大功率限制問題也進行了比較詳細的分析，在各種情況下通過協調蓄電池和超級電容的功率參考值，避免了蓄電池和超級電容的過充過放，而且波動功率的平抑效果也得到了保證，但是其在過充和過放保護中其并沒有考慮蓄電池和超級電容實際參考功率的大小，這樣可能依然會導致蓄電池和超級電容的過充和過放，難以應用到實際工程中。

發明內容

發明目的：

針對現有技術的不足，本發明提出一種帶有過充過放保護裝置的混合儲能功率分配系統及方法，對已有的功率分配方法中時間常數的確定方式進行改進，在考慮儲能原件荷電狀態的基礎上，根據儲能單元當前功率參考值制定保護動作策略對功率分配進行修改，以實現混合儲能系統功率的合理分配。

技術方案：

帶有過充過放保護裝置的混合儲能功率分配系統，包括：帶有變時間常數控制器的混合儲能功率分配模塊、基于荷電狀態的混合儲能過充過放保護裝置、蓄電池儲能模塊、超級電容儲能模塊、光伏發電模塊、和直流負載。

所述蓄電池儲能模塊和超級電容儲能模塊并聯接入直流母線。

所述基于荷電狀態的混合儲能過充過放保護裝置采集來自蓄電池和超級電容狀態數據，制定過充過放保護策略形成功率修正控制指令輸入到帶變時間常數控制器的混合儲能功率分配模塊。

所述帶變時間常數控制器的混合儲能功率分配模塊采集蓄電池支路和超級電容支路DC-DC變換器參數信息，調整濾波器時間常數形成功率分配指令，并結合過充過放保護模塊修正指令對分配指令進行修正得到最終功率分配指令并輸入到兩支路DC-DC變換器。

所述光伏發電模塊采用光伏列陣發電并通過DC-DC變換器接入直流母線。

所述直流負載模塊直接接入直流母線。