一種混合儲能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及一種混合儲能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電是實現(xiàn)我國能源和電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成之一。由于風(fēng)電輸出 功率具有很強的波動性、隨機性，且風(fēng)速預(yù)測存在一定的誤差，因此大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)會給電 力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來一系列的技術(shù)難題。
[0003] 為了更高效地利用可再生能源，在風(fēng)能資源比較豐富的環(huán)境中，采用儲能技術(shù)對 風(fēng)機機組輸出功率進行調(diào)控，提高風(fēng)電場并網(wǎng)運行能力；即，通過構(gòu)建風(fēng)儲互補系統(tǒng)進行發(fā) 電，可以提高系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性，使風(fēng)電場效益最大化。對風(fēng)電場功率進 行出力波動的平抑時，在綜合考慮系統(tǒng)成本、體積、重量基礎(chǔ)上，需要儲能系統(tǒng)兼具高功率 密度、高能量密度、高循環(huán)壽命的特點。
[0004] 常見的儲能系統(tǒng)可分為功率型和能量型。前者具有功率密度大，響應(yīng)速度快等優(yōu) 點，但能量密度較小，如超級電容器、超導(dǎo)儲能、飛輪儲能等；后者具有能量密度大，但功率 響應(yīng)較慢不適于頻繁充放電，如蓄電池和抽水蓄能等。由于上述缺點的限制，單一種類的儲 能系統(tǒng)將很難滿足風(fēng)電等分布式發(fā)電與微網(wǎng)的要求，因此，必須結(jié)合兩種或更多種儲能設(shè) 備組成混合儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)技術(shù)互補。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種混合儲能控制方法，對于超級電容（SC)和蓄電池 (Battery)組成的混合儲能系統(tǒng)，在二級低通濾波原理的基礎(chǔ)上，基于電池充放電功率限制 實現(xiàn)混合儲能平滑波動功率控制。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種混合儲能控制方法，對于由混 合儲能和分布式電源構(gòu)成的微網(wǎng)系統(tǒng)進行平滑波動的功率控制；所述混合儲能是超級電容 和蓄電池組成的混合儲能系統(tǒng)；所述分布式電源是風(fēng)電；
[0007] 所述混合儲能控制方法中，對分布式電源輸出功率進行傅里葉變換，得到功率波 動頻譜圖；基于功率波動頻譜圖，通過低通濾波來確定超級電容和蓄電池各自的功率，作為 儲能系統(tǒng)恒功率控制的參考值；
[0008] 通過超級電容的功率來補償波動頻率大但幅值小的分量，通過蓄電池的功率來補 償波動頻率小但幅值大的分量，實現(xiàn)對微網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸出功率的平滑控制。
[0009] 優(yōu)選地，以儲能放電功率為正，充電功率為負，得到微網(wǎng)系統(tǒng)的變量關(guān)系如下：
[0010] PE= P Iine-Pw
[0011] 其中：PE為儲能輸出功率；P lira為并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率；Pw為風(fēng)電輸出功率。
[0012] 優(yōu)選地，所述混合儲能控制方法基于功率波動頻譜圖進行二階低通濾波，結(jié)合分 布式電源并網(wǎng)功率波動要求和混合儲能配置的容量，確定超級電容和蓄電池分別需要平抑 的波動頻率段，從而確定二階低通濾波對應(yīng)的時間常數(shù)，得到超級電容和蓄電池各自輸出 的參考功率。
[0013] 優(yōu)選地，超級電容和電池的參考功率分別為：
[0016] 其中，P#分布式電源總的出力，時間常數(shù)T sc、Tbat分別與超級電容和蓄電池在功 率波動頻譜圖中的截止頻率fsc、f bat相對應(yīng)；并且，T sc< Tbat，fsc< fbat。
[0017] 優(yōu)選地，所述混合儲能控制方法中，在蓄電池的SOC達到設(shè)定的限值時，禁止其充 放電；而在蓄電池的SOC未達到設(shè)定的限值時，根據(jù)蓄電池的額定功率和容量將其充放電 功率限制在設(shè)定范圍內(nèi)。
[0018] 優(yōu)選地，所述混合儲能控制方法，在滿足并網(wǎng)功率波動要求的情況下，對二級低通 濾波后得到的參考功率進行修正，根據(jù)蓄電池充放電要求設(shè)置功率限值，超出蓄電池充放 電功率限值的部分由超級電容來補償。
[0019] 優(yōu)選地，對參考功率進行修正時使用的限值管理方法，包含：
[0020] 對于正常工作區(qū)：I Pbat ref I 彡 Pbat set,則 A Pbat= 〇,相應(yīng)的 A P sc= 〇 ;
[0021] 對于放電功率越限：Pbat_ref> P bat set，則 A Pbat= P bat ref-Pbat set，相應(yīng)的 A Psc =-APbat;
[0022] 對于充電功率越限：Pbat ref< -P bat set，則 A Pbat= P bat raf+Pbat set，相應(yīng)的 A Psc =-APbat;
[0023] 其中：Pbat set為蓄電池的限值功率；P s〇、^ ^分別為修正前的超級電容和蓄電 池的參考功率；P'se_raf、P'bat_TOf分別為修正后的超級電容和蓄電池的參考功率；APsc、 A Pbat分別為修正功率，且APse=-APbat。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的一種混合儲能控制方法，對于超級電容和蓄電池 組成的混合儲能系統(tǒng)，在二級低通濾波原理的基礎(chǔ)上，基于功率波動的頻譜圖來確定超級 電容和蓄電池的功率，作為儲能系統(tǒng)恒功率控制的參考值，即可達到平滑波動的控制效果。 并且，在滿足并網(wǎng)功率波動要求的情況下，可以對二級低通濾波后的參考功率進一步進行 修正，基于電池充放電功率限制實現(xiàn)混合儲能平滑波動功率控制。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明所述混合儲能控制方法適用的風(fēng)儲微網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明中分布式電源出力波動的頻譜分布示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明中二階低通濾波控制示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明中考慮電池功率限制的修正控制框圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明中提供的混合儲能控制方法，在進行平滑波動的功率控制時，由混合儲能 和分布式電源構(gòu)成的微網(wǎng)系統(tǒng)，如圖1所示。所述混合儲能可以是超級電容（SC)和蓄電池 (Battery)組成的混合儲能系統(tǒng)；所述分布式電源可以是風(fēng)電。
[0030] 以儲能放電功率為正，充電功率為負，圖1中的變量關(guān)系如下：
[0031] PE= Pkine-Pw
[0032] 其中：PE為儲能輸出功率；P line為并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率；Pw為風(fēng)電輸出功率。
[0033] 其中，微網(wǎng)并網(wǎng)運行時，為減少風(fēng)電等間歇式分布式電源對配網(wǎng)電能質(zhì)量的影響， 要對并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸出功率進行平滑。首先對分布式電源輸出功率進行傅里葉變換，得到功 率波動頻譜圖。分布式電源出力波動的頻譜分布如圖2所示。超級電容功率密度大能量密 度小，循環(huán)壽命長，用來補償波動頻率大但幅值小的分量，電池功率密度小能量密度大，用 來補償波動頻率小但幅值較大的分量。
[0034] 基于功率波動的頻譜圖，采用低通濾波的方法來確定超級電容和蓄電池的功率。 本例中使用圖3所示的二階低通濾波實現(xiàn)。其中，匕為分布式電源總的出力，時間常數(shù)T sc