[發明專利]復合儲能系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202211600314.6
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN115864462A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 汪覺恒;戴秋華;劉光華;封焯文;李志海;李凡;熊宇峰;孫志云;李學斌;谷昕;陳嘉玲
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧岡

1.一種復合儲能系統的控制方法，所述復合儲能系統包括鋰電池模組、超級電容模組和光伏發電系統，所述鋰電池模組和超級電容模組分別通過兩個雙向DC/AC變換器與交流母線相連，所述光伏發電系統通過光伏逆變器與所述交流母線相連，其特征在于，包括以下步驟：

S100：對當前控制周期內的實時功率信號，通過一階巴特沃斯濾波器將低頻功率信號和高頻功率信號分離并分別分配給鋰電池儲能模組和超級電容儲能模組作為參考功率；

S200：通過各自的保護、功率限制以及下層控制策略后輸出實際功率并記錄；

S300：分別基于鋰電池模組和超級電容模組的荷電狀態(SOC)計算模糊推理器的輸入，并通過模糊推理更新所述一階巴特沃斯濾波器的濾波時間常數；

S400：進入下一個控制周期并不斷循環直至終止，完成對復合儲能系統實時功率信號的分頻控制，將低頻功率信號和高頻功率信號分離并分別分配給鋰電池儲能模組和超級電容儲能模組。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述系統的功率平衡關系為：

P_Load-P_Grid＝P_PV+P_LB+P_SC

其中，P_Grid是母線上的電網出力，P_Load是負荷功率，P_PV是光伏發電的功率，P_LB和P_SC分別是分配到鋰電池模組和超級電容模組的放電功率。

3.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述復合儲能系統的參考功率為P_HESS：

P_HESS＝P_Load-P_Grid-P_PV

將P_HESS分配給鋰電池儲能模組和超級電容儲能模組。

4.根據權利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述一階巴特沃斯濾波器的傳遞函數H(s)為：

其中，T_f表示濾波時間常數，s是微分算子。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，通過所述一階巴特沃斯濾波器對P_HESS進行濾波得到其低頻波動分量作為鋰電池儲能模組的功率指令P_{LB_ref}，高頻波動分量作為超級電容儲能模組的功率指令P_{SC_ref}。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述系統的荷電狀態為：

其中，SOC(t)和SOC(0)分別表示t時刻和初始狀態下儲能模組的荷電狀態，P_out表示儲能模組的輸出功率，E_max和E_min分別表示儲能模組的最大儲能電量和最小儲能電量。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述超級電容儲能模組具有固定的極性，其存儲的能量與端電壓關系如下：

其中，E_SC是超級電容模組存儲的能量，C是超級電容模組的等效電容，U_SC是其兩端的端電壓。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述超級電容模組的荷電狀態為：

其中，SOC_SC(t)和U_SC(t)分別表示超級電容模組在t時刻的荷電狀態和端電壓，和分別表示超級電容模組的最大端電壓和最小端電壓；將SOC_SC(t)作為模糊推理器的一個輸入。

9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，結合鋰電池儲能模組的荷電狀態的變化率以及超級電容模塊的荷電狀態來實時分配功率信號。

10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述鋰電池儲能模組的荷電狀態的變化率為：

其中，SOC_LB′(t)和SOC_LB(t)分別表示鋰電池儲能模組的荷電狀態變化率和荷電狀態，表示鋰電池儲能模組的輸出功率；所述模糊推理器的輸出為一階巴特沃斯濾波器時間常數T_f的變化量ΔT_f，即當前時刻的濾波時間常數為T_f(t)＝T_f(t-1)+ΔT_f。/