[發明專利]一種混合儲能自主分頻能量管理方法

有效

• 申請號: 201810092979.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108306280B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳燕東;譚文娟;周小平;周樂明;伍文華;楊苓;謝志為;王伊;羅安
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J7/34
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發明公開了一種混合儲能自主分頻能量管理方法，通過在各儲能單元的下垂控制中引入虛擬阻感和虛擬電容控制環，改變各變換器的等效輸出阻抗值，通過合理的參數設計以減小系統參數及電壓電流雙環控制對變換器的等效輸出阻抗值的影響，使其在低頻域成阻感特性，在高頻域成容性，從而使儲能電容和儲能電池優勢互補，提高了混合儲能的動態特性，實現能量的最有利用。在負荷突變時，超級電容迅速動作吸收系統瞬時功率的高頻部分，提高系統的動態響應；蓄電池平衡功率波動的低頻部分，延長了使用壽命，保證了系統的可靠運行。

技術領域

本發明涉及直流微電網儲能控制技術領域，特別是關于一種由能量密度高的儲能電池和功率密度大的儲能電容構成的混合儲能模塊的自主分頻能量管理方法。

背景技術

隨著能源危機和環境污染的日益嚴重，可再生、無污染新能源受到了廣泛的關注與研究。微電網作為將可再生分布式發電系統與儲能裝置及負載集成到可控子網絡的關鍵技術，既能并網工作，也能孤島運行。相比于交流微電網，直流微電網具有結構簡單，能量轉換次數少，無需考慮頻率、相位和無功補償設備，供電質量高等優勢，促進了直流微電網的快速發展。

分布式發電裝置功率輸出的間歇性和負載的多變性可能會導致系統供需不平衡、直流母線電壓波動、電能質量變差等問題，這使得儲能成為直流微網不可或缺的重要環節。混合儲能利用超級電容的功率密度高，響應速度快及鋰電池的能量密度高的工作特性在負荷突變時削峰填谷，使得微網系統的穩定運行及供電可靠性得到了保障。而如何充分利用混合儲能系統的優勢實現的合理的功率調配，提高系統的動態響應速度，降低設備的運行成本，延長儲能元件的使用壽命成為混合儲能控制系統的研究焦點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種混合儲能自主分頻能量管理方法，對系統功率進行合理分配以提高系統的動態特性，保證系統的可靠穩定運行。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種混合儲能自主分頻能量管理方法，適用于直流微網混合儲能控制系統；直流微網包括光伏模塊、混合儲能模塊、電力電子變換器及負荷；所述光伏模塊通過Boost電路與直流母線連接；所述混合儲能模塊包括超級電容和蓄電池，所述超級電容、蓄電池的輸出均經Buck/Boost電路連接在直流母線上；所述Buck/Boost電路為雙向DC/DC變換器；所述負荷由DC/DC變換器和阻性負載模擬；該方法包括以下步驟：

1)在每個采樣周期的起始點，對直流母線電壓U_dc、超級電容實際輸出電壓U_osc、蓄電池實際輸出電壓U_ob、光伏側的輸出電流i_res、超級電容輸出電流i_osc、蓄電池輸出電流i_ob、負載輸出電流i_L1和i_L2進行采樣，將經過AD轉換器轉換后的數據送給DSP控制器進行讀取與存儲；

2)將采樣得到的負載電流i_L1與i_L2求和，再與光伏模塊的輸出電流i_res相減得到儲能模塊所要提供或吸收的電流i_o；

3)將步驟1)采樣得到的蓄電池實際輸出電流值i_ob與所引入的虛擬電感L_v及虛擬電阻R_v分別相乘后再求和，得到蓄電池輸出側電壓修正值ΔU_ob：ΔU_ob＝(R_v+sL_v)i_ob；將步驟1)采樣得到的超級電容輸出電流值i_osc與所引入的虛擬電容C_v相乘后得到超級電容輸出側電壓修正值ΔU_osc；其中，所述蓄電池側引入的虛擬電感L_v取值為5mH，虛擬電阻R_v取值為1mΩ；超級電容側引入的虛擬電容C_v的值取2mF；