[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
【说明书】:

发明公开了一种复合储能系统的控制方法,包括以下步骤:S100: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: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: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。本发明能更合理地分配功率,提高系统稳定性。

技术领域

本发明涉及储能领域,特别是复合储能系统及其控制方法。

背景技术

随着新一轮能源革命的蓬勃兴起,以太阳能和风能为代表的可再生能源占有率逐年提高。可再生能源的高渗透率使得电网的稳定性受到挑战,出力不稳定、难以预测的特点使得储能装置的需求日益增大。通过储能装置可以很好地平滑可再生能源发电的波动性,保持系统的功率平衡,提高电网稳定性。储能装置可以分为能量型与功率型,能量型储能装置主要包括铅酸电池、钠离子电池、锂离子电池、液流电池等,功率型储能装置主要包括飞轮储能、超级电容器、锂离子电容器等。其中,能量型储能装置具有能量密度大、储能时间长的优点,但其功率密度小、循环寿命短;功率型储能装置具有功率密度大、响应速度快、循环周期寿命长的优点,但其能量密度小、自放电率高。因此,单一的储能技术目前难以做到同时满足上述所有的优点以适应不同应用模式的需求。一种可行的方法是将两种储能装置进行技术互补,形成复合储能系统以充分发挥两种单一储能方法的优势。在众多复合储能技术中,锂电池和超级电容器的杂交技术在过去的几十年里被广泛研究,成为一种经典的复合储能系统组成模式,同时也是本发明中的研究对象。

针对复合储能系统的研究主要包括两方面:一方面是容量优化配置问题,复合储能系统的容量优化配置问题的目的由目标函数体现,往往围绕经济性、可靠性、波动性进行展开。另一方面是功率分配策略问题,功率指令的实时分配是复合储能系统控制中的首要问题。常用的功率分配策略包括小波分解、经验模态、滑动平均和低通滤波等。其中基于低通滤波的功率分配方法是目前研究最多、使用最广泛的方法,该方法原理简单、计算可靠,具有较高的适用性。此类基于功率波动性质的分配方法对于滤波参数十分敏感,合适的滤波参数是决定这种功率分配方法性能的关键。此外,储能系统的运行参数会随着运行状态发生改变,这种动态过程与固定的滤波参数之间存在固有差距,使得功率分配策略不能很好地发挥复合储能系统的作用。

发明内容

针对现有技术的缺陷,本发明提供了一种复合储能系统的控制方法。

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,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。

可选的,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;所述复合储能系统的参考功率为PHESS

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