[發明專利]一種超級電容和鋰電池混合儲能系統容量選取方法及系統

在審

• 申請號: 202211540956.1
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115940211A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 龐濤;朱天宇;葉強;史影甲;蘇劍濤;李傳銳
• 申請（專利權）人: 北京智慧空間科技有限責任公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;G06Q50/06;H02J3/32
• 代理公司: 北京方政衛士專利代理事務所(普通合伙) 16080
• 代理人: 何毅

本發明公開一種超級電容和鋰電池混合儲能系統容量選取方法，包括：數據初始化；確定本周期的功率基準值；將超級電容和鋰電池的SOC對本周期的功率基準值進行結算；計算MPFRsubgt;10/subgt;平抑需求，并向本周期的功率基準值進行結算；計算實際風機出力值與第一次容量選取的功率基準值之間的差值d；判斷處于充電區間還是放電區間；上一周期的SOC結算；當前周期的MPFRsubgt;10/subgt;的平抑效果結算；判斷t；計算每個時刻的充放電功率、并網功率、SOC，并計算是否存在失負荷和棄風情況；開始下個周期的超級電容SOC需求結算值的計算；計算本周期風電出力的平均值作為下一周期的基準值；判斷T；選擇不同的超級電容數值重復運行。還公開了對應系統、電子設備及計算機可讀存儲介質。

技術領域

本發明涉及儲能系統技術領域，尤其涉及一種超級電容和鋰電池混合儲能系統容量選取方法及系統。

背景技術

隨著全球石化能源過度消耗和環境污染問題的日益加劇，以可再生能源大規模開發利用和新能源快速發展為特征的新一輪能源革命興起。然而，這些都離不開儲能裝置進行能量轉化、存儲和使用。根據儲能特性，儲能裝置分為能量型儲能技術與功率型儲能技術，其中能量型儲能器件主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池等，功率型儲能器件主要包括飛輪儲能、超級電容器、鋰離子電容器等。不同能量型儲能器件含有不同技術參數，然而單一儲能系統ESS仍然存在功率密度和能量密度不能兼顧、高溫性能和低溫性能不能兼容、工作倍率和循環壽命不能協同的關鍵問題。

電池有兩個關鍵參數：能量密度和功率密度。其中能量密度是電池每千克重量下可以存儲的能量重量；功率密度則是設備在充電和放電時可以多塊地移動能量。一直以來，鋰電池以化學性是存儲能量，由于其能量密度較高而被廣泛使用，但是，鋰電池的充電速度相當緩慢。另一方面，超級電容器以靜態方式而不是以化學形式存儲能量，這意味著，超級電容器可以更快速充放電，而不會降低其內部結構，具有非常高的功率密度，然而，這卻被其能量密度遠低于化學電池的事實所抵消。

能量型儲能技術與功率型儲能技術組成的混合儲能系統HESS是能量管理和功率管理的高效系統，充分發揮了能量型儲能的持久性和功率型儲能的快速性，大幅提升儲能系統的綜合性能和經濟性，為工況復雜的電網儲能，特別是包含場站應用領域提供了一種重要的解決方案。這是由于HESS可以改善風能的波動，儲能技術適用于可再生能源大規模發電并網應用場景。風力發電由不同幅值的頻率分量組成，由于HESS同時包含低速和高速響應，同單一ESS相比，可以獲得更好的平滑性。

然而，現有技術中還沒有特定的用于超級電容和鋰電池混合儲能系統在電網動態并網狀態下容量的選取方法，從而使得延長鋰電池的使用壽命的同時，解決電能波動的問題，保證電網穩定性，并且可以為新能源場站的啟停瞬間或者電網的大幅波動瞬間提供高倍率電流進行充放電。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了如下技術方案，一種超級電容和鋰電池混合儲能系統容量選取方法，在結合場站實時發電數據的基礎上進行超級電容和鋰電池的容量選取，達到容量的合理分配，同時能夠獲得度電儲存成本的核算，從而降低混合儲能系統的儲能成本。

本發明一方面提供了一種超級電容和鋰電池混合儲能系統容量選取方法，包括：

S1，獲得場站實時發電數據，并進行數據初始化，所述數據初始化包括：將所述超級電容和所述鋰電池的SOC均設置為第一閾值；設定第一次容量選取的功率基準值為第二閾值，設定周期時間參數T為0，并在每次子循環開始時將單次時間參數t設定為0；

S2，將上一周期超級電容和鋰電池的功率平均值作為本周期的功率基準值；

S3,將超級電容和鋰電池的SOC對本周期的功率基準值進行結算；

S4，計算MPFR₁₀平抑需求，并向本周期的功率基準值進行結算；