[發(fā)明專利]一種基于下垂控制的混合儲能協(xié)調(diào)控制方法

在審

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111725825A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 朱志宇;齊坤;朱志鵬;智鵬飛;朱婉璐
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32;H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發(fā)明涉及一種基于下垂控制的混合儲能協(xié)調(diào)控制方法，其控制方法包括如下步驟：船舶電力系統(tǒng)的功率波動以其波動頻率初步分配到相應的儲能單元，通過設計基于下垂控制的控制器，根據(jù)分配功率調(diào)整各儲能單元輸出電流情況；同時基于各儲能單元的荷電狀態(tài)（SOC）對混合儲能系統(tǒng)的充放電進行控制，達到平抑功率波動的目的。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可以有效的控制混合儲能單元不同類型儲能之間的出力情況，同時還可以根據(jù)同類型儲能剩余電量的差異控制其出力大小，并同時優(yōu)先恢復低電量的儲能單元，本發(fā)明所涉及的功率分配策略能夠達到在儲能單元之間合理分配功率，并能夠?qū)δ芟到y(tǒng)的充放電功率進行控制，提高能源的利用效率和船舶電網(wǎng)電能質(zhì)量。

技術領域

本發(fā)明涉及電力領域，尤其涉及在船舶電力系統(tǒng)中為響應功率波動，通過在混合儲能之間合理分配功率達到平抑波動的目的的一種基于下垂控制的混合儲能分層分頻協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術

隨著各國海洋開發(fā)事業(yè)和海防建設的快速發(fā)展，船舶種類和數(shù)量不斷增多，環(huán)境污染成為一個不可忽視的問題，為滿足船舶越來越高的電力需求，提高船舶營運的經(jīng)濟性及實現(xiàn)船舶機艙更加靈活的布置，全電力船舶得到越來越多的關注。綜合電力系統(tǒng)將傳統(tǒng)的船舶機械推進系統(tǒng)與電力系統(tǒng)整合在一起，合理地分配全船各分系統(tǒng)的能量，成為船舶動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

由于綜合電力系統(tǒng)是把推進系統(tǒng)和電力系統(tǒng)連接在一起，由統(tǒng)一的發(fā)電機組共同給所有負荷供電，如推進系統(tǒng)、日常負載以及其他脈沖負載，來達到綜合利用能源和統(tǒng)一管理的目的。但是隨著大型船舶電站容量的不斷擴大以及用電負荷的快速增長，船舶電網(wǎng)中轉(zhuǎn)矩波動、功率波動、電網(wǎng)電壓跌落情況成為一個普遍問題，尤其是海水流體的相互作用和海浪的沖擊下，推進裝置的轉(zhuǎn)矩及推力波動非常明顯，它們對船舶機械以及電氣裝置的性能和生命周期影響巨大，對于機械系統(tǒng)，過大的扭矩和功率波動會引起機械應力和設備磨損，同時對于電力系統(tǒng)，功率波動將會導致不可預測的功率損耗減少電氣設備的效率，甚至會影響電網(wǎng)電壓的質(zhì)量。

所以在綜合電力系統(tǒng)中為了維持系統(tǒng)功率、電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，引入復合儲能來匹配綜合電力系統(tǒng)功率的波動。復合儲能裝置可以維持脈沖負載和系統(tǒng)的匹配性，還可以為重要的設備補充功率，以避免設備在系統(tǒng)正常的暫態(tài)過程中受到損失，來提高船舶生命力以及設備的使用壽命。同時在系統(tǒng)中如何能夠在保證混合儲能單元的安全運行的前提下，使其性能的最大發(fā)揮，混合儲能之間的功率分配是一個關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于下垂控制的混合儲能協(xié)調(diào)控制方法，以解決上述問題。

本發(fā)明提供的基于下垂控制的混合儲能協(xié)調(diào)控制方法包含上層控制和底層控制。

所述上層控制為在系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)功率波動后，進行頻譜分析，根據(jù)其頻率分布情況初步在不同類型的儲能裝置之間進行功率分配；

所述底層控制為基于上層控制的輸出結果，結合下垂控制曲線，本地控制根據(jù)混合儲能各儲能SOC(電荷量)狀態(tài)值的差異，進行功率的再分配，控制各個儲能組進行吸收或者發(fā)出期望的功率。

進一步，所述上層控制內(nèi)容包括如下步驟：

(1)上層控制對需求功率進行實時檢測，可以得到需求功率值P_L，同時在對應需求功率下，綜合電力系統(tǒng)發(fā)電單元會進行功率調(diào)整P_G，由于發(fā)電單元對于功率波動響應時間較慢，會在快速變化的功率需求下保持一定輸出功率，就會得到需求功率與發(fā)電單元輸出功率的差值；

(2)根據(jù)得到的差值功率，對其進行頻譜分析，可以得到功率波動的頻率分布范圍，進而選取符合儲能類型的濾波系數(shù)，設計相應的低通濾波器，能夠根據(jù)功率差值和其頻率分布情況，初步在不同類型的儲能裝置之間進行功率分配，其分配策略按照如下公式進行配：