[发明专利]一种大规模储能系统充放电控制方法

说明书

本发明涉及一种大规模储能系统中储能单元组的充放电控制及功率分配方法，根据上级调度接收储能电站总功率的需求，将储能电站分为四种工作模式，并且根据储能单元组的荷电状态进一步将工作模式细分。在此基础之上提出了储能单元组间的功率流动控制，在不影响系统正常功率平衡的情况下，控制临界单元组进行反向功率流动，使其荷电状态趋近于稳定运行区间，避免过充过放延长电池使用寿命。然后，针对反向流动功率和总需求功率的分配问题，提出了基于可充放电量和极限功率的功率分配策略，首先按照各单元组的可充放电量比例进行功率分配，若此时超出了单元组的极限功率，则按照各单元组的极限功率比例进行功率分配。避免了功率超限的情况。

技术领域

本发明涉及大规模储能控制技术领域，特别是涉及一种大规模储能系统充放电控制及功率分配。

背景技术

随着太阳能、风能等新能源发电在电网中所占的比重越来越大，并且这些新能源发电具有波动性、随机性和间歇性，所以为了改善电能质量，提高新能源发电的利用率和供电可靠性，通常会建立大规模的储能电站，用以维系电网的功率动态平衡。

由于大规模储能电站中各储能单元组的充放电情况不同，电池老化程度不同，导致各储能单元组的荷电状态(state of charge,SOC)不相同，容易发生过充过放的情况，很大程度上会降低电池的使用寿命，这对资源的利用和环境保护来说都是不利的。

现在有一些文献对于储能单元的协调控制及功率分配提出了相应的控制方法，大多是采用调整下垂控制的虚拟电阻或下垂曲线设定点等控制参数的方法，对系统的稳定性影响比较大，出现故障时无法再次进行控制。

大多数研究对避免储能单元组荷电状态越界的情况没有提出合理的解决方法，仅仅是在发生越界时采用停机的方式，这样会导致可用的储能单元减少，系统的稳定性降低。在进行功率分配时，往往只考虑了储能单元的荷电状态，按照既定策略进行分配可能会导致功率超限的问题，无法实现储能单元的最优充放电及协调控制。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大规模储能系统充放电控制方法，用以解决现有储能单元控制方法的一些缺陷，如对系统稳定性影响大，出现故障无法再次进行控制，储能单元荷电状态越界后没有合理的解决方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种大规模储能系统充放电控制方法，根据上级调度接收储能电站总功率的需求，将储能电站分为四种工作模式，并且根据储能单元组的荷电状态，将储能单元组分为临界过充状态，稳定工作状态和临界过放状态这三种类别。进一步将工作模式细分，分别将工作模式2、3细分为3种工作子模式：极限功率流动模式，部分功率流动模式，临界功率充放电模式。在此基础之上提出了储能单元组间的功率流动控制，在不影响系统正常功率平衡的情况下，控制临界单元组进行反向功率流动，使其荷电状态趋近于稳定运行区间，避免过充过放延长电池使用寿命。然后，针对反向流动功率和总需求功率的分配问题，提出了基于可充放电量和极限功率的功率分配策略，首先确定了临界储能单元组及其反向输出功率和调度所需的总功率后，按照非临界储能单元组的可充放电量比例来进行功率分配，为了防止功率超限的情况，增加功率分配修正环节，若此时超出了单元组的极限功率，则按照各单元组的极限功率比例进行功率分配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：考虑了储能单元临界过充过放区间，细分了系统工作模式，进行储能单元组间的功率流动。在不影响总功率的平衡下，实现了临界储能单元组的荷电状态恢复能力，延长了电池的使用寿命和可靠性。提出了系统功率动态分配策略，各储能单元组在极限功率限制内按照可充放电比例进行功率分配，有助于各储能单元组间均衡实际电量。发生功率超限的情况也可以自动切换分配比例，避免了由于功率超限引起的系统不稳定。

附图说明

图1为大规模储能拓扑图

图2为本发明提供的基本工作模式图

图3为本发明提供的储能单元组工作状态图