[發明專利]平抑新能源出力波動的混合儲能功率分配方法

在審

• 申請號: 202010183968.8
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111371111A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 孫凱勝;劉春明
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J7/34
• 代理公司: 成都智涌知識產權代理事務所(普通合伙) 51313
• 代理人: 周正輝

本發明提供了平抑新能源出力波動的混合儲能功率分配方法，包括：在風電機組并網處安裝混合儲能裝置構建風儲系統；對新能源的輸出功率進行濾波處理得到混合儲能系統參考功率；利用變分模態分解法將所述混合儲能系統參考功率進行分解，并將高、低頻分量分配給超級電容器和鋰電池；實時檢測混合儲能系統的荷電狀態SOC，并根據荷電狀態SOC得到偏差量，將偏差量作為模糊控制器的輸入得到修正功率；根據修正功率對混合儲能系統的功率分配進行修正。本發明能夠避免鋰電池和超級電容器組成的混合儲能系統過充過放，延長使用壽命，充分利用混合儲能系統的物理特性，保證在滿足并網功率波動限制的同時使超級電容器和鋰電池的荷電狀態在合理范圍內。

技術領域

本發明涉及電力系統儲能技術領域，尤其是涉及平抑新能源出力波動的混合儲能功率分配方法。

背景技術

我國電力清潔能源供應不斷發展，風電等可再生能源的占比不斷提高。隨著新能源規模化接入，其功率波動性對電網的安全運行造成較大的負面影響。為抑制新能源功率波動，現場在新能源并入電網接口處多增設儲能設備，利用儲能對風電等可再生能源進行波動平抑，可以提高其并網的容量可信度。對于儲能設備的選擇問題上，由于不同的新能源類型機組、同一能源類型不同型號的機組風電等設備廣泛存在，不同設備具有不同的波動特征。因此現場往往利用多類型混合儲能，其中具有代表性且得到廣泛利用的是鋰電池-超級電容混合儲能方案。利用鋰電池吸收低頻功率波動，超級電容吸收高頻功率波動。

鋰電池-超級電容器混合儲能方案在新能源發電中廣泛存在，用以穩定新能源輸出功率，降低新能源并網功率波動性，進而維持電網的安全穩定運行。但是，該方案存在的問題是無法合理分配鋰電池和超級電容的儲能系統功率，導致了儲能系統易出現過充過放的問題，引發了儲能設備折損，降低了儲能設備使用壽命，甚至引發儲能設備故障，降低儲能設備的經濟性和安全性，進而危害新能源供應的穩定性，安全性。

綜上所述，針對儲能系統的過充過放的問題，當前缺少針對混合儲能方案有效的功率分配方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供平抑新能源出力波動的混合儲能功率分配方法，有效避免鋰電池和超級電容器組成的混合儲能系統過充過放，延長使用壽命，充分利用混合儲能系統的物理特性，保證在滿足并網功率波動限制的同時使超級電容器和鋰電池的荷電狀態在合理范圍內。

第一方面，本發明實施例提供了平抑新能源出力波動的混合儲能功率分配方法，包括：

在風電機組并網處安裝混合儲能裝置構建風儲系統；

對新能源的輸出功率進行濾波處理得到混合儲能系統參考功率；

利用變分模態分解法將所述混合儲能系統參考功率進行分解，并將高頻和低頻分量分配給超級電容器和鋰電池；

實時檢測混合儲能系統的荷電狀態SOC，并根據所述荷電狀態SOC得到偏差量，將所述偏差量作為模糊控制器的輸入得到修正功率；

根據所述修正功率對混合儲能系統的功率分配進行修正。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述風儲系統包括超級電容、鋰電池、超級電容器變換器、鋰電池變換器、雙饋風力發電系統和背靠背變流器。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述利用變分模態分解法將所述混合儲能系統參考功率進行分解，并將高頻和低頻分量分配給超級電容器和鋰電池包括：

將風電輸出功率經過滑動平均濾波后的并網功率輸出電網；

將混合儲能系統的所述參考功率通過變分模態分解和Hilbert變換得到相應的高頻分量和低頻分量；

根據所述高頻分量和所述低頻分量確定所述超級電容器和所述鋰電池的初始功率設定值。