[发明专利]用于平抑风电波动的混合储能系统

说明书

本发明公开了一种用于平抑风电波动的混合储能系统，解决现有技术中储能系统的复杂结构、优化储能系统工作状态的问题。包括串级相连的超级电容器和蓄电池，还包括滞回比较控制器，滞回比较控制器分别与超级电容器、蓄电池相连；滞回比较控制器设有由小到大、与超级电容器的剩余电量对应的第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值，有效避免蓄电池频繁动作与充放电，延长使用寿命，降低超级电容器的荷电状态波动，提高混合储能系统的整体经济性，优化储能系统工作状态。本发明适用于风力发电系统的研发设计、运行控制、电能计量与费用管理等环节，具有结构简单、稳定性好与环保可再生的特点，有着较高的产学研价值。

技术领域

本发明涉及风力发电储能系统，特别是用于平抑风电波动的混合储能系统。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭，风能发电这类可再生新能源的发电技术逐渐引起人们的重视。由于风能具有间歇性和随机性的特点，使得风电系统的输出功率处于波动的不稳定状态。当风电输出功率直接并入电网后，将对电力系统的稳定性、电网频率、电能质量、发电计划和调度等方面带来负面影响。因此，采用储能系统(energy storage system，ESS)平抑风电场输出功率波动问题具有重要的现实意义。不同的储能装置的特性和适用的场合不尽相同，单一储能技术很难满足风力发电多时间尺度功率的平抑需求。相关研究发现，通过将小容量、高功率比、高循环寿命和大容量、高能量比的储能系统结合，组成混合储能系统(hybrid energy storage system，HESS)，并通过适当的控制策略分别对功率波动中不同时间特性的波动进行补偿，能够得到相对于单一储能装置更好的控制效果。

中国专利公告号CN 201410391305.X，公告日是2014年11月19日，发明创造的名称为“一种混合储能平抑风电功率波动系统及其协调控制方法”，该申请案公开了一种混合储能平抑风电功率波动系统及其协调控制方法，其构成是：采集风机输出功率P_g，对风机输出功率采用移动平均值算法处理，获得风电输出期望功率P_desire，其二者差值作为储能补偿功率ΔP。将ΔP与超级电容器工作电压U_ess作为风储协调控制器的输入，分析判断启动风机调控系统或启动储能协调控制层进行功率平抑。在利用储能协调控制层进行功率平抑时，低通滤波器、模糊控制器将优化补偿功率分配，实现储能协调控制层内部协调控制。该申请案的不足之处是：包括协调控制器、控制风机、低通滤波器、模糊控制器A、模糊控制器B、蓄电池和超级电容器等技术特征，结构复杂，模糊控制器、滤波器的滚降引起较为明显的传递误差；另一方面，为了使超级电容器工作在指定荷电状态下，蓄电池需要通过频繁切换充放电动作来补偿超级电容器的功率输出，容易导致超级电容器荷电状态在充放电阈值附近来回震荡，使超级电容器和蓄电池的服役寿命缩短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种解决复杂结构问题、优化储能系统工作状态的风力发电储能系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于平抑风电波动的混合储能系统，包括超级电容器和蓄电池，所述超级电容器和蓄电池串级相连；所述混合储能系统还包括滞回比较控制器，所述滞回比较控制器分别与超级电容器、蓄电池相连；

所述滞回比较控制器设有由小到大、与超级电容器的剩余电量对应的第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值；

所述滞回比较控制器用于在所述剩余电量超过第四阈值时，控制蓄电池从超级电容器内吸收电能；

所述滞回比较控制器还用于在所述剩余电量减小至第三阈值时，控制蓄电池停止吸收电能；

所述滞回比较控制器还用于在所述剩余电量小于第一阈值时，控制蓄电池对超级电容器进行充电；

所述滞回比较控制器还用于在所述剩余电量增加至第二阈值时，控制蓄电池停止充电。

所述混合储能系统设有限制管理模块，所述限制管理模块分别与超级电容器、蓄电池相连；