[發(fā)明專利]針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法及裝置

有效

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113141046B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯小超;孫凱
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 劉夢晴

本發(fā)明公開了一種針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法及裝置，串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的儲能組串子系統(tǒng)，每個儲能組串子系統(tǒng)包括多個串聯(lián)的電池變換模塊，其中，多個模塊分為領(lǐng)隊型模塊和跟隨型模塊，控制方法包括以下步驟：獲取儲能組串子系統(tǒng)在模式切換和目標(biāo)分配過程中產(chǎn)生的補(bǔ)償偏置信號；將補(bǔ)償偏置信號發(fā)送至領(lǐng)隊型模塊，并通過分布式通信網(wǎng)絡(luò)使得所有電池變換模塊間共享領(lǐng)隊型模塊接收的補(bǔ)償偏置信號；根據(jù)補(bǔ)償偏置信號對儲能組串子系統(tǒng)內(nèi)所有模塊進(jìn)行串內(nèi)功率因數(shù)角一致同步和能量均衡控制，以使得所有模塊輸出的有功功率和荷電狀態(tài)一致。該方法可以有效提高系統(tǒng)通信干擾故障下的可靠性，并有效降低系統(tǒng)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)、電力控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著新能源電力系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，風(fēng)電、光伏等可再生能源裝機(jī)容量的快速增長，由于其波動性、間歇性增加了發(fā)電和需求的雙重不確定性，引發(fā)了更為嚴(yán)重的負(fù)荷和發(fā)電的矛盾，如何科學(xué)應(yīng)對，是擺在人們面前的重大難題。目前，利用儲能系統(tǒng)與可再生能源發(fā)電相結(jié)合形成聯(lián)合系統(tǒng)，儲存多余電能以便在需求高峰期使用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電能的平滑輸出，提高電源質(zhì)量，削峰填谷，減少波動，而且可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性，使其輸出可控和可調(diào)度，成為解決上述難題的重要方式。

目前，針對大規(guī)模儲能電站的物理連接結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)控制算法，仍然處于探索示范性工程階段，大多采用低壓串并聯(lián)后變壓器升壓或者中高壓直掛的方式，前者由于儲能規(guī)模較小，且采用變壓器升壓，其技術(shù)路線較為成熟；后者通過大量電池變換模塊串并聯(lián)后直接接入電網(wǎng)，由于減少了變換環(huán)節(jié)，具有更高的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率和功率占地比，受到了研究者和工程界越來越多的關(guān)注，當(dāng)然其對應(yīng)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和系統(tǒng)穩(wěn)定提出了越來越高的要求。

然而，目前電池儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理控制系統(tǒng)絕大多數(shù)采用集中式模式，對通信依賴度高，且集中控制器由于處理數(shù)據(jù)能力受限限制了儲能模塊串并聯(lián)的數(shù)量，嚴(yán)重影響了應(yīng)用規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法，可以有效提高系統(tǒng)通信干擾故障下的可靠性，并有效降低系統(tǒng)成本。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法，所述串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的儲能組串子系統(tǒng)，每個儲能組串子系統(tǒng)包括多個串聯(lián)的電池變換模塊，其中，多個模塊分為領(lǐng)隊型模塊和跟隨型模塊，所述控制方法包括以下步驟：獲取所述儲能組串子系統(tǒng)在模式切換和目標(biāo)分配過程中產(chǎn)生的補(bǔ)償偏置信號；將所述補(bǔ)償偏置信號發(fā)送至所述領(lǐng)隊型模塊，并通過分布式通信網(wǎng)絡(luò)使得所有電池變換模塊間共享所述領(lǐng)隊型模塊接收的所述補(bǔ)償偏置信號；根據(jù)所述補(bǔ)償偏置信號對所述儲能組串子系統(tǒng)內(nèi)所有模塊進(jìn)行串內(nèi)功率因數(shù)角一致同步和能量均衡控制，以使得所有模塊輸出的有功功率和荷電狀態(tài)一致。

本發(fā)明實(shí)施例的針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法，可以通過融合串內(nèi)分布式協(xié)同和串間分散式自治的控制，實(shí)現(xiàn)整體儲能系統(tǒng)內(nèi)各個電池變換模塊間的功率均衡和荷電狀態(tài)均衡，并基于去中心化思想的串內(nèi)分布式稀疏通信和串間無通信，無需復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)，即可提高了系統(tǒng)通信干擾故障下的可靠性，有效降低系統(tǒng)成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的針對串并聯(lián)電池儲能系統(tǒng)的分布式均能控制方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述通過分布式通信網(wǎng)絡(luò)使得所有電池變換模塊間共享所述領(lǐng)隊型模塊接收的所述補(bǔ)償偏置信號，包括：利用所述領(lǐng)隊型模塊與周圍跟隨型模塊間的分布式通信網(wǎng)絡(luò)共享所述補(bǔ)償偏置信號；當(dāng)跟隨型模塊獲取所述補(bǔ)償偏置信號后，利用跟隨型模塊之間的分布式通信網(wǎng)絡(luò)將所述補(bǔ)償偏置信號共享給周圍模塊，并利用分布式一致性原理實(shí)現(xiàn)所有模塊間的補(bǔ)償偏置信號共享。