[發(fā)明專利]一種基于混合儲(chǔ)能的直流微網(wǎng)能量平衡控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010898475.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN111900712A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王君瑞;王闖;周靜超;向上;高峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J1/12
• 分類號(hào): H02J1/12;H02J3/32;H02J7/34
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明涉及一種基于混合儲(chǔ)能的直流微網(wǎng)能量平衡控制方法及系統(tǒng)。該方法包括確定直流微電網(wǎng)能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型各個(gè)模塊的功率與直流母線的功率的平衡關(guān)系；根據(jù)平衡關(guān)系確定混合儲(chǔ)能模塊的平衡功率；對(duì)平衡功率進(jìn)行HHT分解，確定功率分配結(jié)果；對(duì)超級(jí)電容與蓄電池進(jìn)行SOC估算，確定估算結(jié)果；根據(jù)估算結(jié)果和過充過放保護(hù)規(guī)則調(diào)整功率分配結(jié)果，確定調(diào)整后的功率分配結(jié)果；將調(diào)整后的功率分配結(jié)果輸入雙向Buck/Boost變換器實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池和超級(jí)電容輸出功率的平衡控制。本發(fā)明能夠充分發(fā)揮混合儲(chǔ)能設(shè)備優(yōu)勢(shì)，降低混合儲(chǔ)能設(shè)備使用成本，防止混合儲(chǔ)能設(shè)備過充過放，在安全、高效的前提下實(shí)現(xiàn)直流微網(wǎng)能量平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)直流輸電領(lǐng)域，特別是涉及一種基于混合儲(chǔ)能的直流微網(wǎng)能量平衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，隨著可再生能源利用的逐步發(fā)展，如何挖掘分布式能源的價(jià)值與效益并加以運(yùn)用成為了研究熱點(diǎn)方向。微電網(wǎng)的概念被提出，其優(yōu)勢(shì)在于既可以并網(wǎng)運(yùn)行也可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行。其中，直流微電網(wǎng)因?yàn)殡娔茏儞Q環(huán)節(jié)少、電能質(zhì)量高、能量控制方便在低壓配電網(wǎng)中運(yùn)用廣泛。由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源具有較強(qiáng)的波動(dòng)性與間歇性，在直流微電網(wǎng)與大電網(wǎng)脫離運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)自身難以維持穩(wěn)定的母線電壓，因此會(huì)加入儲(chǔ)能裝置以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量平衡從而維持母線電壓穩(wěn)定。其中，混合儲(chǔ)能設(shè)備包含超級(jí)電容與蓄電池兩種儲(chǔ)能裝置，超級(jí)電容響應(yīng)頻率高、功率密度大、蓄電池響應(yīng)頻率低、能量密度高，二者結(jié)合能較為全面的滿足微電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能裝置的需求。儲(chǔ)能設(shè)備通過該釋放或吸收功率以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)能量平衡。目前為了實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能設(shè)備高效運(yùn)行，主要通過將需要平衡的功率分解為高頻與低頻兩種功率信號(hào)，其中，高頻功率由超級(jí)電容承擔(dān)，低頻由蓄電池承擔(dān)。并由各自的功率變換器以實(shí)現(xiàn)功率控制方法。這種控制方法能充分發(fā)揮蓄電池和超級(jí)電容各自優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用一些示范項(xiàng)目。

目前的控制方法中一階濾波器采用常時(shí)間系數(shù)進(jìn)行功率信號(hào)分解，只考慮到微電網(wǎng)與儲(chǔ)能設(shè)備的特性，沒有考慮到蓄電池或超級(jí)電容的SOC(荷電狀態(tài))。這是衡量其工作狀態(tài)的重要參數(shù)，在一定范圍外儲(chǔ)能設(shè)備將無法正常工作。所以這種控制方法將導(dǎo)致混合儲(chǔ)能設(shè)備處于非正常SOC工作區(qū)工作，儲(chǔ)能設(shè)備使用壽命大大降低。進(jìn)一步可能會(huì)使儲(chǔ)能設(shè)備處于過充過放工作狀態(tài)，降低儲(chǔ)能設(shè)備使用安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于混合儲(chǔ)能的直流微網(wǎng)能量平衡控制方法及系統(tǒng)，以解決在進(jìn)行微電網(wǎng)能量平衡控制時(shí)，因未考慮混合儲(chǔ)能SOC而導(dǎo)致儲(chǔ)能設(shè)備過充過放，使用壽命大大降低，使用安全性無法保障等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于混合儲(chǔ)能的直流微網(wǎng)能量平衡控制方法，包括：

建立直流微電網(wǎng)能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型；所述直流微電網(wǎng)能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型包括流負(fù)載模塊、混合儲(chǔ)能模塊和新能源發(fā)電設(shè)備模塊；所述流負(fù)載模塊、所述混合儲(chǔ)能模塊和所述新能源發(fā)電設(shè)備模塊的輸出端均并聯(lián)于直流母線上，直流母線的終端通過網(wǎng)側(cè)交換器與公共電網(wǎng)連接；所述混合儲(chǔ)能模塊包括蓄電池和超級(jí)電容；

根據(jù)所述直流微電網(wǎng)能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型確定所述直流微電網(wǎng)能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型各個(gè)模塊的功率與所述直流母線的功率的平衡關(guān)系；

根據(jù)所述平衡關(guān)系確定所述混合儲(chǔ)能模塊的平衡功率；

對(duì)所述混合儲(chǔ)能模塊的平衡功率進(jìn)行希爾伯特—黃HHT分解，確定功率分配結(jié)果；所述功率分配結(jié)果包括所述蓄電池的分配的參考功率和所述超級(jí)電容分配的參考功率；

對(duì)所述超級(jí)電容與蓄電池進(jìn)行荷電狀態(tài)SOC估算，確定估算結(jié)果；

根據(jù)所述估算結(jié)果和過充過放保護(hù)規(guī)則調(diào)整所述功率分配結(jié)果，確定調(diào)整后的功率分配結(jié)果；