[發明專利]微電網混合儲能功率協調控制方法和系統

有效

• 申請號: 202010425503.9
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111641221B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 鐘勁松;王少林;冉懿;冉新濤;于金平;俞海猛
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力有限公司電力科學研究院;國網新疆電力有限公司奎屯供電公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/46
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

本發明公開了微電網混合儲能功率協調控制方法和系統，根據各支路出力單元間的出力偏差將用戶總需求負荷分配至各支路出力單元得到各支路出力單元的參考功率以及各支路儲能需要吞吐的參考功率；根據各支路儲能需要吞吐的參考功率以及預先設定的蓄電池充放電的參考功率確定超級電容的參考功率；根據蓄電池和超級電容的參考功率控制儲能裝置完成投切。本發明以微源出力為主儲能出力為輔的思想，按微源和儲能的輸出功率情況，將微電網總需求負荷協調分配給各支路出力單元，進一步分配得到各支路微源、儲能的功率指令；使儲能蓄電池根據確定的參考功率切換充電或放電狀態，延長了蓄電池的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種微電網中配置在微源直流鏈的微電網混合儲能功率協調控制方法和系統，屬于微電網儲能系統優化分配領域。

背景技術

微電網中，將儲能系統配置在各微源逆變器直流鏈，在調節系統整體能量的同時，能夠對風力、光伏等清潔微源的功率輸出特性有很好的改善作用。相關研究與應用表明，通過將容量規模小、響應速度快、儲能效率高的功率型儲能元件(如超級電容器組)與大容量、高能量比的能量型儲能元件(蓄電池組)組合，并通過適當的控制策略對功率波動進行補償，能夠使得儲能裝置更具經濟性和技術性。故此，微電網中混合儲能系統協調控制，以及超級電容與蓄電池的功率協調分配問題尤其受到關注。

目前最常用的方法是經由低通濾波器等將功率波動中的高、低頻分量分別交由超級電容和蓄電池進行處理，但該種方法會引入參考功率中的中頻、高頻波動部分，而使得電池頻繁改變其充、放電狀態，影響電池的使用壽命。

發明內容

本發明針對目前微電網儲能系統的功率分配方法存在的不足，提供微電網混合儲能功率協調控制方法和系統，實現微電網中微源與儲能系統按其出力能力輸出功率。

為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案。

一方面，本發明提供了微電網混合儲能功率協調控制方法，

根據各支路出力單元間的出力偏差將用戶總需求負荷分配至各支路出力單元得到各支路出力單元的參考功率；根據各支路出力單元的參考功率確定各支路儲能需要吞吐的參考功率；

根據各支路儲能需要吞吐的參考功率以及預先設定的蓄電池充放電的參考功率確定超級電容的參考功率；根據蓄電池和超級電容的參考功率控制儲能裝置完成投切。

以上技術方案中，根據微源最大輸出功率、微源側電流和微源側電壓計算得到微源當前輸出功率；根據儲能系統吞吐功率、儲能側電流和儲能側電壓計算得到儲能當前吸收或放出功率；根據用戶負荷、負荷側電流和負荷側電壓計算得到用戶總需求負荷。

進一步地，根據各支路出力單元間的出力偏差將用戶總需求負荷分配至各支路出力單元得到各支路出力單元的參考功率的具體方法如下：

對各支路出力單元的輸出功率進行排序，計算各支路出力單元出力偏差δP，計算公式為：

其中為第i+1個支路出力單元的輸出功率，為第i個支路出力單元的輸出功率，i＝1,2,…,n,，n為微電網中總支路出力單元數；

若δP小于預設值，則計算用戶總需求負荷平均至各支路出力單元的平均值，將求得的平均值作為第i+1個支路出力單元和第i個支路出力單元中出力較大的出力單元的參考功率，表達式如下：

若δP大于預設值，則根據各支路出力單元的功率分配系數，計算第i+1個支路出力單元和第i個支路出力單元這兩個支路中出力較大的出力單元對應的功率分配系數與用戶總需求負荷的乘積作為這兩個支路中出力較大的出力單元的參考功率，第i條支路出力單元的參考功率表達式如下：