[发明专利]一种电池储能系统的动态功率协调控制方法

权利要求书

1.一种电池储能系统的动态功率协调控制方法，所述电池储能系统包括有为负载供电的并联运行的多台功率变换器，其特征在于并联运行的多台功率变换器分为两种类型，采用主从控制方案，一类采用恒压恒频控制方式，称为主节点；另一类是采用带有弱下垂特性的恒功率方式，成为从节点，其中，主节点只有一个，由上层监控系统来指定，一般选择容量较大的功率变换器来担当，其余的功率变换器均为从节点，在稳态情况下，从节点功率变换器输出的有功和无功由监控系统下达的功率指令来设定，主节点功率变换器的输出功率则是根据负荷情况来动态调节，主、从节点功率变换器的两种控制方式的动态功率协调控制方法如下：

1)主节点的恒压恒频控制策略

在微网系统处于孤岛运行状态时，必须有一个运行于恒压恒频控制方式的功率变换器作为主节点，为系统提供稳定的电压和频率，恒压恒频控制是指功率变换器按照受控电压源的模式运行，其基本原则是不管电池储能系统的输出功率如何变化，包括有功和无功，其输出电压的幅值和频率一直维持不变，始终为额定值；

2)从节点的恒功率控制策略

恒功率控制是指功率变换器按照设定的有功和无功目标值Pref、Qref来控制其输出的有功功率和无功功率，功率变换器运行于受控电流源模式，在恒功率控制模式下，功率变换器输出的有功和无功不随微网的电压和频率的变化而变化，在孤岛运行时，从节点接收来自上层监控系统的有功、无功目标值Pref和Qref，并通过功率和电流双闭环控制，保证其输出功率能够快速跟踪到设定的目标值。

2.根据权利要求1所述的电池储能系统的动态功率协调控制方法，其特征在于上述主节点功率变换器的恒压恒频控制通过频率和电压的双闭环控制来实现。

3.根据权利要求1所述的电池储能系统的动态功率协调控制方法，其特征在于上述从节点功率变换器的恒功率控制策略中引入弱下垂特性，以降低从节点群对主节点的依赖，提高微网系统运行可靠性，下垂控制的基本原理是：通过对储能系统的功率变换器的控制策略做特殊的设计，使其模拟传统发电机特性运行，即输出有功、无功分别随频率和电压的变化而变化。

4.根据权利要求1所述的电池储能系统的动态功率协调控制方法，其特征在于上述储能系统功率变换器的下垂控制原理为：

P＝P₀-k₁(f-f₀)    (1)

Q＝Q₀-k₂(V-V₀)    (2)

其中，P₀、Q₀为稳态下初始的有功功率和无功功率，f₀、V₀为系统的额定频率和电压，P、Q分别为频率和电压为f、V时功率变换器输出的有功功率和无功功率。下垂控制利用功率变换器输出有功功率和频率呈线性关系而无功功率和电压幅值成线性关系的原理而进行控制，当分布式电源输出有功和无功功率分别增加时，分布式电源由某个运行点A向另一个运行点B移动。

5.根据权利要求1所述的电池储能系统的动态功率协调控制方法，其特征在于上述公式(1)(2)中，P-f、Q-V下垂特性引入到从节点群的恒功率控制器中，并通过设定较小的下垂控制系数，使从节点具备弱下垂特性；一方面，通过设置较小的下垂系数，使得下垂特性不会对从节点的控制器构成显著影响；另一方面，通过设置频率和电压的触发死区Δf_b、ΔV_b，仅当微网系统的频率或电压偏差超出死区范围时才触发相应的下垂控制特性，以保证在并网模式以及主节点运行正常时，从节点的运行不受下垂特性的影响。