[發明專利]等電感能量變化率的儲能電站充放電快速切換方法

有效

• 申請號: 202010143022.9
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111355249B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 陳旭海;毛行奎;陳佳橋;陳愷;周源;謝建華;王金友;陳延聯
• 申請（專利權）人: 中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 35201
• 代理人: 趙新飛

本發明涉及一種鋰電池儲能系統控制領域，特別是一種等電感能力變化率的儲能電站充放電快速切換方法，其要點在于，它包括充/放電功率下降過程中直軸電流的給定方法和充/放電功率增加時的直軸電流給定方法，當系統處理大功率時，其電流變化率小，而系統處理小功率時，其電流變化率較大；在整個切換過程中電感能量的變化率是恒定的，隨時間線性變化，而充放電轉換過程中并網電流與直流側電流包絡線按0.5次冪函數曲線規律變化，本發明的優點在于：可以改善儲能系統的響應時間，相比傳統線性方案，在相同條件下時間可提升50%。有切換過程平穩，波形失真小，響應迅速等優點。

技術領域

本發明涉及一種儲能電站充放電切換方法，特別是一種等電感能量變化率的儲能電站充放電快速無縫切換方法。

背景技術

儲能電站主要的任務是平抑風、光新能源出力波動，充分利用新能源設施發電能力。保障電網正常運行，在配電網有脫離正常工作區間趨勢、甚至出現故障時，能夠迅速的向電網提供調頻、調峰、黑啟動等輔助功能。這需要儲能電站能夠迅速響應來自調度系統的指令，完成工作狀態的轉換，響應速度影響到儲能系統是否能滿足電力系統輔助服務的要求，切換過程中的平穩性能會影響儲能系統的壽命和電網的穩定運行。

當雙向儲能逆變器在進行儲能和逆變兩種工作模式切換時，雙向儲能逆變器的直流母線電流方向發生了變化，交流側電流的相位發生了翻轉。而當直流母線電流取值符號變化時，雙向儲能逆變器的能量流動方向反轉，此時直流母線電流產生突變，當變化率較大時，系統中的儲能元器件必然會產生磁場阻礙能量的反轉流動。

當前儲能電站常用的充放電切換方法為硬切換與線性軟切換。采用硬切換的方式進行充放電狀態轉換時，硬切換沖擊電流使器件電流應力增大，需要留更多硬件裕量；且切換過程中存在電流突變，電流變化率會帶來電磁干擾問題，影響系統穩定工作、導致電網電壓畸變、系統溫升、振動等問題。采用線性軟切換時，變流器在整個切換過程中電流變化率相同，切換速度慢且無法提高，如果在線性切換條件下進一步提高切換速度，會導致變流器在處理大功率時電流變化率大，影響切換過程的穩定性和波形畸變程度。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術的不足之處而提供一種能夠有效提高切換速度、確保切換過程穩定性、減小波形畸變程度的等電感能量變化率的儲能電站充放電快速切換方法。

本發明所述目的是通過以下途徑來實現的：

等電感能量變化率的儲能電站充放電快速切換方法，其要點在于，包括如下步驟：

1)儲能電站中的儲能電池并網運行時，電站儲能通過雙向變流器與電網進行能量交互；雙向變流器的控制系統控制變流器向電網輸出直軸電流與交軸電流，在運行過程中，變流器控制系統每間隔設定時間保存當前運行的直軸電流參數值，以作為切換時刻的電流初值；

2)當收到上級調度系統的工作指令需要對儲能電站進行切換時，變流器控制系統根據記錄下的當前直軸電流初值I_t0計算切換時的直軸電流最終值I_t1：

其中：c為設定電感能量變化率，E_L為電感中存儲的能量，L為濾波電感值，Δt為系統的開關周期更新間隔，I_t0則是切換時刻的上一時刻的電流參考量，即當前直軸電流初值；0～t1為功率下降時間；t為切換過程的實時時間；I為切換過程中的電流值；

3)變流器控制系統保存切換前的直軸電流初值I_t0和切換后的目標電流值-直軸電流最終值最終值I_t1，并獲得切換過程曲線，變流器控制系統跟隨參考曲線快速完成充放電的切換。