[发明专利]一种用于混合储能的一次调频控制系统及其电力系统

说明书

本发明公开了一种用于混合储能的一次调频控制系统以及应用该系统的电力系统，通过升降压式变换电路的变换器及控制模块电池储能系统与超导磁储能的优点很好的结合了起来，极大地提高了储能系统对于功率和能量的控制能力。

技术领域

本发明涉及一种用于蓄电池和超导磁体混合储能的一次调频控制系统以及运用这种控制系统的电力系统。

背景技术

近年来，利用大规模储能电源参与电网调频，已受业界广泛关注。调频的充放电周期在秒至分钟级，适合的储能类型有电池，如锂离子电池、铅酸电池、液流电池和钠硫电池等。电池储能系统是应用最广泛的储能系统，其能量密度较大，但功能密度较小，不能进行快速的吸收或释放能量。以电池储能为主的新型快速储能当前仍停留在示范阶段，且多用于改善风电场的联网运行性能，其广域调控效能未得到充分利用。

而超导磁储能系统受自身的物理特性所约束，单独部署使用的场景有限，也有一些不足。目前还没有一种能够同时满足能量密度高且功率密度也高、响应速度快、安全可靠、生命周期长等多种要求。因此，选择两种或多种不同储能方案组成混合储能系统，令其在某些技术指标上形成互补性，则可能构造出应用更为“广谱”、性能更优越、生命周期更长、经济性和可靠性更好的储能系统。

然而电池储能系统是应用最广泛的储能系统，其能量密度较大，但功能密度较小，不能进行快速的吸收或释放能量。超导磁储能系统的功率密度很高，但是能量密度是个较大的短板。二者如何结合控制是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述问题，提出一种用于混合储能的一次调频控制系统，电池储能系统与超导磁储能组成的混合储能系统将二者的优点很好的结合了起来，极大地提高了储能系统对于功率和能量的控制能力。

本发明所提出的一种用于混合储能的一次调频控制系统，其设备包括接入变流器直流母线的双向变换器，其特征在于，双向变换器为升降压式变换电路(Buck/Boost)的变换器，具体包括：

-蓄电池接口电路，包括串联的第一、第二控制电路以及并联的电容，蓄电池模块输入端接入场效应管之间，输出端接入母线，组成蓄电池的充、放电模式电路；

-超导磁体接口电路，包括两路分别由二极管与控制电路串联组成的支路以及并联的电容，两支路的控制电路及二极管的连接方向相反，电感线圈接入两组控制电路之间，形成超导磁体的充、放电模式电路；

-控制模块，采用滑动平均滤波法来分离混合储能系统中蓄电池接口电路与超导磁体接口电路功率差值的高频部分与低频部分；

上述控制电路包括全控型器件及与其并联的二极管。

在没有配置混合储能装置之前，为了保持直流侧电压值的保持不变，发电侧变流器和并网变流器的有功功率必须相同，这样发电侧的功率波动就可以直接反映到并网功率之中。在加入了混合储能装置以后，发电侧变流器和并网侧变流器的功率差值可以被混合储能装置补偿，进而使得消除发电测功率波动对并网功率的影响，实现对并网功率波动的平抑，最终达到对频率进行一次调整的目的。

而采用这种控制系统的电力系统至少包括一组接入发电装置和电网之间的背靠背变流器及其控制器，所述混合储能装置及其控制器接入背靠背变流器之间的直流母线。

附图说明

图1是本发明的系统配置总图。

图2是本发明的系统结构图。

图3是本发明的蓄电池接口电路。

图4是本发明的超导磁体接口电路。

图5是本发明的电池储能系统功率指令生成过程。

图6是本发明的超导磁体控制系统框图。

图7是本发明的电池储能控制系统框图。