[發明專利]一種直掛式儲能變流器的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202111427985.2
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN113852111B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 殷實;李官軍;楊波;吳福保;陶以彬;王德順;余豪杰;李浩源;秦昊;叢從
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J7/00;H02M7/797
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及電化學儲能系統快速功率電流控制技術領域，具體提供了一種直掛式儲能變流器的控制方法及裝置，包括：利用預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程確定下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值；基于所述下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值調節下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量。本發明提供的技術方案能夠實現對直掛式儲能系統的快速功率控制，有力的支撐電網電壓、頻率調節。

技術領域

本發明涉及電化學儲能系統快速功率電流控制技術領域，具體涉及一種直掛式儲能變流器的控制方法及裝置。

背景技術

隨著風力、太陽能等清潔能源發電技術的快速發展，儲能電站作為電能存儲場所參與電力系統的能量調節，己成為電力系統的重要環節，對電力系統的安全運行發揮著越來越重要的作用。以發電側為例，風力、太陽能發電分別受風況、光照等環境因素制約較大，為保證發電量有效消納、降低棄風棄光率，為電源配套相應的儲能設施顯得尤為必要。在電網負荷較低時，通過儲能電池存儲暫時無法消納的電能；在電網負荷較大時，再將存儲的電能輸送給電網。

直掛式儲能系統區別于傳統的低壓儲能系統，采用模塊化級聯型拓撲結構，無需變壓器直連6kV及以上電網，故轉換效率可提升0.8-1%，且更易于工程應用。為響應國家“碳達峰、碳中和”目標，電網側儲能電站建設需求大幅提升，也逐漸向著更高接入電壓等級、更大單站功率方向發展，而直掛式儲能系統對比低壓儲能系統且更加契合這一發展方向，避免了大量的儲能電流器并聯的電氣諧振、響應速率以及響應一致性等問題，同時直掛式儲能系統可將儲能電池分解至每個功率模塊中，可避免大量電池并聯所造成的電池短板問題，容量利用率得到有效提升。

直掛式儲能系統作為一種較為新型的電化學儲能技術路線，對其的功率電流控制多是低壓儲能系統的移植與衍生，系統的響應速率無法得到有效保證，且在能量均衡過程中易造成對系統輸出品質產生影響，直接影響了直掛式儲能系統主動支撐電網的能力，故亟需深入研究優化中高壓直掛級聯式儲能系統快速電流控制及能量均衡控制方法。

目前，直掛式儲能系統的電流控制主要方法仍是采用基于比例積分調節器（PID）的控制方法。該方法存在以下關鍵問題：（1）需要進行abc/dq旋轉坐標系變換，數據處理較難;（2）基于PID的控制方法動態響應性能較慢，難以發揮級聯式儲能系統優勢；（3）串級的控制系統架構易出現失穩現象；（4）直掛式儲能系統控制及受控變量較多，運算負荷較大；（5）直掛式儲能系統功率模塊間存在一定的能量偏差。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提出了一種直掛式儲能變流器的控制方法及裝置。

第一方面，提供一種直掛式儲能變流器的控制方法，所述直掛式儲能變流器的控制方法包括：

利用預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程確定下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值；

基于所述下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值調節下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量。

優選的，所述利用預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程確定下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值，包括：

將當前控制周期直掛式儲能變流器的各相電流、電壓、濾波電感和等效阻值代入預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程，求解所述預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程，得到下一控制周期直掛式儲能變流器的各相子模塊的投入數量預測值。

優選的，所述預先構建的直掛式儲能變流器子模塊數量優化方程的計算式如下：