[發明專利]一種大規模儲能系統充放電控制方法

在審

• 申請號: 202110028178.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN113162082A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張嘉誠;鄧子豪;張育粱
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種大規模儲能系統中儲能單元組的充放電控制及功率分配方法，根據上級調度接收儲能電站總功率的需求，將儲能電站分為四種工作模式，并且根據儲能單元組的荷電狀態進一步將工作模式細分。在此基礎之上提出了儲能單元組間的功率流動控制，在不影響系統正常功率平衡的情況下，控制臨界單元組進行反向功率流動，使其荷電狀態趨近于穩定運行區間，避免過充過放延長電池使用壽命。然后，針對反向流動功率和總需求功率的分配問題，提出了基于可充放電量和極限功率的功率分配策略，首先按照各單元組的可充放電量比例進行功率分配，若此時超出了單元組的極限功率，則按照各單元組的極限功率比例進行功率分配。避免了功率超限的情況。

技術領域

本發明涉及大規模儲能控制技術領域，特別是涉及一種大規模儲能系統充放電控制及功率分配。

背景技術

隨著太陽能、風能等新能源發電在電網中所占的比重越來越大，并且這些新能源發電具有波動性、隨機性和間歇性，所以為了改善電能質量，提高新能源發電的利用率和供電可靠性，通常會建立大規模的儲能電站，用以維系電網的功率動態平衡。

由于大規模儲能電站中各儲能單元組的充放電情況不同，電池老化程度不同，導致各儲能單元組的荷電狀態(state of charge,SOC)不相同，容易發生過充過放的情況，很大程度上會降低電池的使用壽命，這對資源的利用和環境保護來說都是不利的。

現在有一些文獻對于儲能單元的協調控制及功率分配提出了相應的控制方法，大多是采用調整下垂控制的虛擬電阻或下垂曲線設定點等控制參數的方法，對系統的穩定性影響比較大，出現故障時無法再次進行控制。

大多數研究對避免儲能單元組荷電狀態越界的情況沒有提出合理的解決方法，僅僅是在發生越界時采用停機的方式，這樣會導致可用的儲能單元減少，系統的穩定性降低。在進行功率分配時，往往只考慮了儲能單元的荷電狀態，按照既定策略進行分配可能會導致功率超限的問題，無法實現儲能單元的最優充放電及協調控制。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種大規模儲能系統充放電控制方法，用以解決現有儲能單元控制方法的一些缺陷，如對系統穩定性影響大，出現故障無法再次進行控制，儲能單元荷電狀態越界后沒有合理的解決方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種大規模儲能系統充放電控制方法，根據上級調度接收儲能電站總功率的需求，將儲能電站分為四種工作模式，并且根據儲能單元組的荷電狀態，將儲能單元組分為臨界過充狀態，穩定工作狀態和臨界過放狀態這三種類別。進一步將工作模式細分，分別將工作模式2、3細分為3種工作子模式：極限功率流動模式，部分功率流動模式，臨界功率充放電模式。在此基礎之上提出了儲能單元組間的功率流動控制，在不影響系統正常功率平衡的情況下，控制臨界單元組進行反向功率流動，使其荷電狀態趨近于穩定運行區間，避免過充過放延長電池使用壽命。然后，針對反向流動功率和總需求功率的分配問題，提出了基于可充放電量和極限功率的功率分配策略，首先確定了臨界儲能單元組及其反向輸出功率和調度所需的總功率后，按照非臨界儲能單元組的可充放電量比例來進行功率分配，為了防止功率超限的情況，增加功率分配修正環節，若此時超出了單元組的極限功率，則按照各單元組的極限功率比例進行功率分配。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：考慮了儲能單元臨界過充過放區間，細分了系統工作模式，進行儲能單元組間的功率流動。在不影響總功率的平衡下，實現了臨界儲能單元組的荷電狀態恢復能力，延長了電池的使用壽命和可靠性。提出了系統功率動態分配策略，各儲能單元組在極限功率限制內按照可充放電比例進行功率分配，有助于各儲能單元組間均衡實際電量。發生功率超限的情況也可以自動切換分配比例，避免了由于功率超限引起的系統不穩定。

附圖說明

圖1為大規模儲能拓撲圖

圖2為本發明提供的基本工作模式圖

圖3為本發明提供的儲能單元組工作狀態圖