基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于：1）設置由超導磁體和蓄電池構成混合儲能系統(tǒng)；2）檢測超導磁體的儲能容量，當超導磁體中的儲能容量過剩時，蓄電池充電；當超導磁體中的儲能容量偏低時，蓄電池放電，由蓄電池對超導磁體反充電；構成蓄電池用于吸收混合儲能系統(tǒng)的剩余能量、在超導磁體能量偏低時蓄電池為超導磁體充電的充/放電控制回路；3）在平抑微電網(wǎng)功率波動的過程中，由超導磁體優(yōu)先充/放電，蓄電池作為超導磁體的能量儲存單元；通過超導磁體的優(yōu)先充/放電來平抑微電網(wǎng)的功率波動，實現(xiàn)微電網(wǎng)功率平滑控制。本發(fā)明充分結合了兩者的優(yōu)點，降低了儲能系統(tǒng)的容量要求，延長了儲能系統(tǒng)的使用壽命。
【專利說明】基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微電網(wǎng)功率平滑調節(jié)方法，具體涉及一種基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法。屬于微電網(wǎng)【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著微電網(wǎng)研究的深入和應用范圍的擴大，微電網(wǎng)中分布式電源的種類越來越多，數(shù)量越來越大，由間歇式可再生能源的隨機性和波動性及負荷的隨機波動引起的微電網(wǎng)電壓波動日益顯著，嚴重影響微電網(wǎng)的供電質量及“友好”并網(wǎng)，甚至造成安全穩(wěn)定問題。儲能技術由于能夠實現(xiàn)電能的時空平移而被認為是平滑微電網(wǎng)內功率波動、抑制微電網(wǎng)電壓隨機波動的有效途徑?，F(xiàn)階段微電網(wǎng)中可利用的儲能裝置很多，主要包括蓄電池儲能、超導儲能、飛輪儲能、超級電容器儲能等。其中蓄電池儲能作為歷史最悠久的一種儲能方式，技術相對最成熟，成本相對較低，且能量密度大，應用最廣泛。而其缺點也是顯著的，主要包括:①循環(huán)壽命低，充放電次數(shù)僅數(shù)百或上千次，頻繁充放電會嚴重縮短蓄電池的使用年限不允許大倍率充放電，提供功率能力低；③能量存儲和釋放需要經過電能與化學能間的轉換，響應速度相對較慢。超導儲能是現(xiàn)階段儲能技術的研究熱點之一，技術成熟度相對較低，但優(yōu)勢明顯，主要包括:①循環(huán)壽命高，充放電次數(shù)對儲能元件壽命幾乎無影響；②充放電速度快，提供功率能力強響應速度快。其缺點在于能量密度低，且由于技術成熟度低，價格昂貴。
[0003]微電網(wǎng)中日益增加的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其波動功率既含有幅值大、持續(xù)時間短的尖峰波動功率，又含有持續(xù)時間長、能量波動大得穩(wěn)態(tài)波動功率，同時還含有頻繁往復性的波動功率。因此用于微電網(wǎng)功率平滑的儲能裝置既要能提供大功率，又要求有一定的儲能容量，且能允許頻繁充放電。若能采用某種方法和策略將蓄電池儲能與超導儲能混合使用，結合兩者的優(yōu)點，則正好可滿足上述要求，達到更好的性能和效益。
[0004]目前，用于微電網(wǎng)功率平滑的儲能系統(tǒng)多為蓄電池儲能，如鉛酸蓄電池、鋰離子電池等，雖然也有部分工程采用超導儲能，但存在能量密度低、儲能量低及成本高的缺點，并且還處于研究階段。蓄電池與超導磁體混合儲能系統(tǒng)的研究和應用則未有報道。因此本發(fā)明提出一種基于蓄電池超導磁體混合儲能的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，可充分發(fā)揮兩種儲能元件的優(yōu)點，改善系統(tǒng)的控制效果，同時提高蓄電池的使用壽命，降低蓄電池的容量要求。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的，是為了克服現(xiàn)有儲能裝置投資成本高，提供一種基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，該方法能有效控制微電網(wǎng)功率平滑和降低控制成本。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:
[0008]I)設置由超導磁體和蓄電池構成混合儲能系統(tǒng)，由所述混合儲能系統(tǒng)平抑微電網(wǎng)功率波動；
[0009]2)檢測超導磁體的儲能容量，當超導磁體中的儲能容量過剩時，蓄電池充電；當超導磁體中的儲能容量偏低時，蓄電池放電，由蓄電池對超導磁體反充電；構成蓄電池用于吸收混合儲能系統(tǒng)的剩余能量、在超導磁體能量偏低時蓄電池為超導磁體充電的充/放電控制回路；
[0010]3)在平抑微電網(wǎng)功率波動的過程中，由超導磁體優(yōu)先充/放電，蓄電池作為超導磁體的能量儲存單元；通過超導磁體的優(yōu)先充/放電來平抑微電網(wǎng)的功率波動；形成以超導磁體優(yōu)先充/放電為主導的快速充/放電回路，以實現(xiàn)微電網(wǎng)功率平滑控制。
[0011]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術方案實現(xiàn):
[0012]進一步地，所述混合儲能系統(tǒng)通過DC/AC變流器接入微電網(wǎng)，通過DC/AC變流器集中控制混合儲能系統(tǒng)的輸出功率，以滿足微電網(wǎng)的功率平滑要求；所述蓄電池的充/放電由DC/DC雙向變流器控制，所述超導磁體的充/放電由DC/DC斬波器控制。
[0013]進一步地，由超導磁體和蓄電池構成的混合儲能系統(tǒng)平抑微電網(wǎng)功率波動，滿足如下表達式:
【權利要求】
1.基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于: 1)設置由超導磁體和蓄電池構成混合儲能系統(tǒng)，由所述混合儲能系統(tǒng)平抑微電網(wǎng)功率波動； 2)檢測超導磁體的儲能容量，當超導磁體中的儲能容量過剩時，蓄電池充電；當超導磁體中的儲能容量偏低時，蓄電池放電，由蓄電池對超導磁體反充電；構成蓄電池用于吸收混合儲能系統(tǒng)的剩余能量、在超導磁體能量偏低時蓄電池為超導磁體充電的充/放電控制回路； 3)在平抑微電網(wǎng)功率波動的過程中，由超導磁體優(yōu)先充/放電，蓄電池作為超導磁體的能量儲存單元；通過超導磁體的優(yōu)先充/放電來平抑微電網(wǎng)的功率波動；形成以超導磁體優(yōu)先充/放電為主導的快速充/放電回路，以實現(xiàn)微電網(wǎng)功率平滑控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:所述混合儲能系統(tǒng)通過DC/AC變流器接入微電網(wǎng)，通過DC/AC變流器集中控制混合儲能系統(tǒng)的輸出功率，以滿足微電網(wǎng)的功率平滑要求；所述蓄電池的充/放電由DC/DC雙向變流器控制，所述超導磁體的充/放電由DC/DC斬波器控制。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:由超導磁體和蓄電池構成的混合儲能系統(tǒng)平抑微電網(wǎng)功率波動，滿足如下表達式:
4.根據(jù)權利要求1或2所述的基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:所述混合儲能系統(tǒng)采用有功/無功(PQ)控制: 混合儲能系統(tǒng)的輸出功率控制目標為:
5.根據(jù)權利要求1或2所述的基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:所述對蓄電池充/放電的具體控制方法如下: 1)超導磁體的最優(yōu)工作范圍為[IdownIup],通過實時監(jiān)測超導磁體3的電流I,當Idown Iup時,超導磁體運行于最優(yōu)工作狀況,控制蓄電池電流Ib為0 ; 2)當超導磁體電流I>Iup時，超導磁體中儲存的能量偏大，控制蓄電池以額定充電電流Ib-ratel充電，以吸收超導磁體中的多余能量，直至I=Iup,再次控制蓄電池電流Ib為`0 ； 3)當超導磁體電流KIdown時,超導磁體中儲存的能量偏低,此時控制蓄電池以額定放電電流Ib_rate2放電,對超導磁體進行能量補充,直至I=Idown。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的基于混合儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)功率平滑控制方法，其特征在于:所述超導磁體的具體控制方法如下: 1)當超導磁體運行于最優(yōu)工作狀況時，蓄電池電流Ib為O，蓄電池提供的功率為O，超導磁體的輸出功率控制目標為:
【文檔編號】H02J3/24GK103647292SQ201310638632
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年12月2日
【發(fā)明者】郭芳, 廖毅, 鄧長虹, 譚茂強 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院