[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

本發明公開了一種復合儲能系統的控制方法，包括以下步驟：S100：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：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：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。本發明能更合理地分配功率，提高系統穩定性。

技術領域

本發明涉及儲能領域，特別是復合儲能系統及其控制方法。

背景技術

隨著新一輪能源革命的蓬勃興起，以太陽能和風能為代表的可再生能源占有率逐年提高?？稍偕茉吹母邼B透率使得電網的穩定性受到挑戰，出力不穩定、難以預測的特點使得儲能裝置的需求日益增大。通過儲能裝置可以很好地平滑可再生能源發電的波動性，保持系統的功率平衡，提高電網穩定性。儲能裝置可以分為能量型與功率型，能量型儲能裝置主要包括鉛酸電池、鈉離子電池、鋰離子電池、液流電池等，功率型儲能裝置主要包括飛輪儲能、超級電容器、鋰離子電容器等。其中，能量型儲能裝置具有能量密度大、儲能時間長的優點，但其功率密度小、循環壽命短；功率型儲能裝置具有功率密度大、響應速度快、循環周期壽命長的優點，但其能量密度小、自放電率高。因此，單一的儲能技術目前難以做到同時滿足上述所有的優點以適應不同應用模式的需求。一種可行的方法是將兩種儲能裝置進行技術互補，形成復合儲能系統以充分發揮兩種單一儲能方法的優勢。在眾多復合儲能技術中，鋰電池和超級電容器的雜交技術在過去的幾十年里被廣泛研究，成為一種經典的復合儲能系統組成模式，同時也是本發明中的研究對象。

針對復合儲能系統的研究主要包括兩方面：一方面是容量優化配置問題，復合儲能系統的容量優化配置問題的目的由目標函數體現，往往圍繞經濟性、可靠性、波動性進行展開。另一方面是功率分配策略問題，功率指令的實時分配是復合儲能系統控制中的首要問題。常用的功率分配策略包括小波分解、經驗模態、滑動平均和低通濾波等。其中基于低通濾波的功率分配方法是目前研究最多、使用最廣泛的方法，該方法原理簡單、計算可靠，具有較高的適用性。此類基于功率波動性質的分配方法對于濾波參數十分敏感，合適的濾波參數是決定這種功率分配方法性能的關鍵。此外，儲能系統的運行參數會隨著運行狀態發生改變，這種動態過程與固定的濾波參數之間存在固有差距，使得功率分配策略不能很好地發揮復合儲能系統的作用。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種復合儲能系統的控制方法。

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，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。

可選的，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；所述復合儲能系統的參考功率為P_HESS：