電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法。為最大化地降低可再生能源輸出功率的波動程度，優(yōu)化混合儲能系統(tǒng)的運行，采用一階低通濾波方法制定平抑目標(biāo)功率值，根據(jù)混合儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)改變低通濾波器的時間常數(shù)；根據(jù)蓄電池和超級電容的荷電狀態(tài)，采用模糊控制理論將可再生能源功率與平抑目標(biāo)功率之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配，以避免儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)越限現(xiàn)象，并達到延長蓄電池使用壽命的目的。
【專利說明】電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電領(lǐng)域，具體地說是一種用超級電容和蓄電池組成的混 合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于可再生能源電源輸出功率隨著天氣的變化而變化，不能制定出精確的發(fā)電計 劃，因此大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。在可再生能源電 源出口側(cè)安裝蓄電池儲能電站以平抑其輸出功率波動，一定程度上將可再生能源電源轉(zhuǎn)化 為可調(diào)度的電源，將有助于減少可再生能源對電力系統(tǒng)的沖擊，但是蓄電池儲能存在循環(huán) 壽命問題。因此利用蓄電池與超級電容的混合儲能技術(shù)引起關(guān)注，但目前混合儲能的研究 僅限于小規(guī)模應(yīng)用，此外如何分配不同儲能介質(zhì)功率的方法以優(yōu)化平抑效果未見研究。本 發(fā)明專利從應(yīng)用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域的大規(guī)?；旌蟽δ茈娬境霭l(fā)，結(jié)合混合儲能系統(tǒng)的電量約 束以及荷電狀態(tài)提出變?yōu)V波常數(shù)的混合儲能電站平抑目標(biāo)功率值制定方法，采用模糊控制 理論將可再生能源功率與平抑目標(biāo)功率之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配，以避免 儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)越限現(xiàn)象，延長儲能電站壽命，提高混合儲能電站的平抑效果和經(jīng) 濟性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法。 設(shè)計了混合儲能電站平抑目標(biāo)功率值的制定方法，設(shè)計了將可再生能源功率與平抑目標(biāo)功 率之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配的控制策略?；旌蟽δ茈娬酒交稍偕茉措?站輸出功率波動系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，蓄電池儲能電站與超級電容儲能電站并聯(lián)接 于可再生能源電站出口側(cè)，混合儲能控制平臺實現(xiàn)本發(fā)明提出的相關(guān)平抑算法。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 1、電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法按以下步驟進行：
[0006] (1)由功率型儲能介質(zhì)超級電容和能量型儲能介質(zhì)鋰離子電池組成混合儲能電 站，設(shè)置兩種儲能介質(zhì)各自的能量約束條件和功率約束條件。
[0007] (2)采用一階低通濾波方法，將可再生能源功率分成波動劇烈和波動平滑兩部分， 以波動平滑部分的功率作為儲能電站和可再生能源輸出功率總和的目標(biāo)值。根據(jù)混合儲能 電站的剩余容量來改變低通濾波器的時間常數(shù)，以達到調(diào)節(jié)儲能電站平抑目標(biāo)功率值的目 的。在儲能電站剩余容量充足時，適當(dāng)提高濾波器的時間常數(shù)以降低平抑后可再生能源的 輸出功率變化率，從而避免在儲能電站剩余容量充足時出現(xiàn)較大功率變化率的現(xiàn)象。
[0008] (3)根據(jù)蓄電池和超級電容的荷電狀態(tài)，采用模糊控制理論將可再生能源功率與 平抑目標(biāo)功率之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配，以避免儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)越 限現(xiàn)象，提高混合儲能電站的平抑效果。
[0009] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0010] 該方法適用于儲能電站的實時控制，能夠根據(jù)混合儲能電站的剩余容量調(diào)整儲能 電站的平抑目標(biāo)，從而避免在儲能電站剩余容量充足時出現(xiàn)較大功率變化率的現(xiàn)象。該方 法采用模糊控制理論，能夠根據(jù)各種儲能介質(zhì)的荷電狀態(tài)，將平抑目標(biāo)外的功率在不同儲 能介質(zhì)之間進行合理分配，避免儲能介質(zhì)荷電狀態(tài)越限現(xiàn)象的出現(xiàn)，能提高混合儲能電站 全局的平抑效果。該方法能夠發(fā)揮超級電容充放電循環(huán)壽命長的優(yōu)點，在超級電容剩余容 量充足時，由它獨立承擔(dān)平抑目標(biāo)外的功率，以減輕蓄電池的壓力，延長蓄電池的使用壽 命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是混合儲能電站平滑可再生能源電站輸出功率波動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖2是模糊控制輸入輸出隸屬函數(shù)圖。
[0013] 圖3是超級電容的輸入隸屬函數(shù)圖。
[0014] 圖4是混合儲能電站的平抑算法流程圖。
[0015] 圖5是可再生能源電源功率波動值和平抑后的功率曲線圖。
[0016] 圖6是超級電容和蓄電池的功率曲線圖。
[0017] 圖7是超級電容和蓄電池的荷電狀態(tài)圖。

【具體實施方式】
[0018] 本實施例中電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法是在于按以下 步驟進行：
[0019] 1、由功率型儲能介質(zhì)超級電容和能量型儲能介質(zhì)鋰離子電池組成混合儲能電站， 設(shè)置兩種儲能介質(zhì)各自的能量約束條件和功率約束條件。
[0020] 2、采用一階低通濾波方法，將可再生能源功率分成波動劇烈和波動平滑兩部分， 以波動平滑部分的功率作為儲能電站和可再生能源輸出功率總和的目標(biāo)值。本方法根據(jù) 混合儲能電站的剩余容量來改變低通濾波器的時間常數(shù)，以達到調(diào)節(jié)儲能電站平抑目標(biāo)功 率值的目的。在儲能電站剩余容量充足時，適當(dāng)提高濾波器的時間常數(shù)以降低平抑后可再 生能源的輸出功率變化率，從而避免在儲能電站剩余容量充足時出現(xiàn)較大功率變化率的現(xiàn) 象。
[0021] 3、根據(jù)蓄電池和超級電容的荷電狀態(tài)，采用模糊控制理論將可再生能源功率與平 抑目標(biāo)之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配，以避免儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)越限現(xiàn) 象，提高混合儲能電站的平抑效果。
[0022] 具體實施過程中，步驟（2)中儲能電站平抑目標(biāo)功率值的制定方法為：
[0023] Pref(t) = (l-λ (t))Ptotal(t-l) + A (t)PEES(t)
[0024] ΔΡ(?) = (l-λ (t)) (PEES(t)-Ptotal(t-l))
[0025] 式中：P,ef(t)為t時段的混合儲能電站平抑目標(biāo)功率值，麗；AP(t)為t時段可 再生能源功率與平抑目標(biāo)功率之間的差值，MW;t時段的濾波系數(shù)λ (t)與濾波器時間常 數(shù)τ⑴的關(guān)系為λ⑴=Λν(τ (t) + At) ;PKES(t)為t時段的可再生能源功率，MW; Ptotal(t-1)為t-Ι時段平抑后的輸出功率，MW。
[0026] 濾波系數(shù)λ⑴與混合儲能電站剩余容量的關(guān)系為：
[0027]

【權(quán)利要求】
1.電源側(cè)混合儲能電站平抑可再生能源功率波動的方法，其特征在于具體操作步驟如 下： (1) 由功率型儲能介質(zhì)超級電容和能量型儲能介質(zhì)鋰離子電池組成混合儲能電站，設(shè) 置兩種儲能介質(zhì)各自的能量約束條件和功率約束條件； (2) 采用一階低通濾波方法，將可再生能源功率分成波動劇烈和波動平滑兩部分，以 波動平滑部分的功率作為儲能電站和可再生能源輸出功率總和的目標(biāo)值；根據(jù)混合儲能 電站的剩余容量來改變低通濾波器的時間常數(shù)，以達到調(diào)節(jié)儲能電站平抑目標(biāo)功率值的目 的；在儲能電站剩余容量充足時，適當(dāng)提高濾波器的時間常數(shù)以降低平抑后可再生能源的 輸出功率變化率，從而避免在儲能電站剩余容量充足時出現(xiàn)較大功率變化率的現(xiàn)象； (3) 根據(jù)蓄電池和超級電容的荷電狀態(tài)，采用模糊控制理論將可再生能源功率與平抑 目標(biāo)功率之間的差值在兩種儲能介質(zhì)之間進行分配，以避免儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電狀態(tài)越限現(xiàn) 象，提高混合儲能電站的平抑效果。
【文檔編號】H02J3/28GK104104098SQ201210578822
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】羅亞橋, 鄭國強, 高博, 丁明, 林根德, 程旭東, 吳建鋒 申請人:國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院, 合肥工業(yè)大學(xué)