[发明专利]复合储能系统及其控制方法在审

专利信息
申请号: 202211600314.6 申请日: 2022-12-12
公开(公告)号: CN115864462A 公开(公告)日: 2023-03-28
发明(设计)人: 汪觉恒;戴秋华;刘光华;封焯文;李志海;李凡;熊宇峰;孙志云;李学斌;谷昕;陈嘉玲 申请(专利权)人: 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司
主分类号: H02J3/28 分类号: H02J3/28;H02J3/32;H02J3/38
代理公司: 长沙星耀专利事务所(普通合伙) 43205 代理人: 宁冈
地址: 410007 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 复合 系统 及其 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种复合储能系统的控制方法,所述复合储能系统包括锂电池模组、超级电容模组和光伏发电系统,所述锂电池模组和超级电容模组分别通过两个双向DC/AC变换器与交流母线相连,所述光伏发电系统通过光伏逆变器与所述交流母线相连,其特征在于,包括以下步骤:

S100:对当前控制周期内的实时功率信号,通过一阶巴特沃斯滤波器将低频功率信号和高频功率信号分离并分别分配给锂电池储能模组和超级电容储能模组作为参考功率;

S200:通过各自的保护、功率限制以及下层控制策略后输出实际功率并记录;

S300:分别基于锂电池模组和超级电容模组的荷电状态(SOC)计算模糊推理器的输入,并通过模糊推理更新所述一阶巴特沃斯滤波器的滤波时间常数;

S400:进入下一个控制周期并不断循环直至终止,完成对复合储能系统实时功率信号的分频控制,将低频功率信号和高频功率信号分离并分别分配给锂电池储能模组和超级电容储能模组。

2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述系统的功率平衡关系为:

PLoad-PGrid=PPV+PLB+PSC

其中,PGrid是母线上的电网出力,PLoad是负荷功率,PPV是光伏发电的功率,PLB和PSC分别是分配到锂电池模组和超级电容模组的放电功率。

3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述复合储能系统的参考功率为PHESS

PHESS=PLoad-PGrid-PPV

将PHESS分配给锂电池储能模组和超级电容储能模组。

4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述一阶巴特沃斯滤波器的传递函数H(s)为:

其中,Tf表示滤波时间常数,s是微分算子。

5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,通过所述一阶巴特沃斯滤波器对PHESS进行滤波得到其低频波动分量作为锂电池储能模组的功率指令PLB_ref,高频波动分量作为超级电容储能模组的功率指令PSC_ref

6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述系统的荷电状态为:

其中,SOC(t)和SOC(0)分别表示t时刻和初始状态下储能模组的荷电状态,Pout表示储能模组的输出功率,Emax和Emin分别表示储能模组的最大储能电量和最小储能电量。

7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述超级电容储能模组具有固定的极性,其存储的能量与端电压关系如下:

其中,ESC是超级电容模组存储的能量,C是超级电容模组的等效电容,USC是其两端的端电压。

8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述超级电容模组的荷电状态为:

其中,SOCSC(t)和USC(t)分别表示超级电容模组在t时刻的荷电状态和端电压,和分别表示超级电容模组的最大端电压和最小端电压;将SOCSC(t)作为模糊推理器的一个输入。

9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,结合锂电池储能模组的荷电状态的变化率以及超级电容模块的荷电状态来实时分配功率信号。

10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述锂电池储能模组的荷电状态的变化率为:

其中,SOCLB′(t)和SOCLB(t)分别表示锂电池储能模组的荷电状态变化率和荷电状态,表示锂电池储能模组的输出功率;所述模糊推理器的输出为一阶巴特沃斯滤波器时间常数Tf的变化量ΔTf,即当前时刻的滤波时间常数为Tf(t)=Tf(t-1)+ΔTf。/

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