[发明专利]大容量风电场用全钒液流电池储能功率优化分配控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风电场运行的电池储能技术领域，特别涉及一种大容量风电场用多级全钒液流电池储能的功率优化分配控制方法，具体包括全钒液流电池储能系统在平抑风电场功率波动过程中对每级VRB组分配的平抑目标功率给定值的控制方法。 

背景技术

随着大规模风电并网，其输出功率的波动性和随机性对电网的安全稳定运行带来了影响，而储能技术是解决这些问题的有效手段之一，如在风电场并网出口侧安装一定容量的储能电站平滑风电场功率波动，增强网-源互动能力，一定程度上可减轻风电场对电网的冲击。现有储能技术主要有飞轮、超级电容、超导及电化学电池储能等，而以电化学电池储能技术最为成熟和经济。但是随着风电场容量的大幅增加，在电池储能系统平抑风电场功率波动过程中需要多级储能装置并联运行。 

全钒液流电池储能以其结构简单，重复重放电过程不会造成电池容量下降等优势正被逐步应用，但在实际并联的多级电池组运行中，受温度、自放电、电极材料相变等因素影响导致每级电池组的运行工作状态不同，造成荷电状态值有所差异。若每级电池组分配的平抑目标功率不当将会造成电池多次不必要的充放电循环及过电压现象的发生，可能会影响电池的使用寿命及安全稳定运行，从而造成风电功率平抑效能及储能利用率降低。因此，为了提高大容量风电场功率平抑的多级储能安全可靠运行能力，有必要研究考虑电池的自身充放电特性的多级储能优化功率分配控制策略。 

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量风电场用多级全钒液流电池储能的功率优化分配控制方法，可以避免电池组多次不必要的充放电循环和充电电压过高或放电电压过低而造成电池损坏现象的发生。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明提供的大容量风电场用全钒液流电池储能功率优化分配控制方法，包括以下步 骤： 

S1：检测VRB电池组实际运行工作状态时风电场的输出功率信号P_wind； 

S2：通过风电场输出功率信号P_wind来计算储能平抑目标功率给定值信号

S3：判断储能平抑目标功率给定值信号的大小，当检测到时，将向电池组进行充电；检测时，电池组将进行放电； 

S4：实时检测VRB电池组的实时荷电状态信号SOC，并比较实时荷电状态信号SOC值，选择实时荷电状态信号SOC值最小者作为最优充电电池组，将实时荷电状态信号SOC最大者作为最优放电电池组，并将最优充电电池组和最优放电电池组设置为目标电池组； 

S5：计算最优充电电池组的实时最大充电功率计算最优放电电池组的实时最大放电功率

S6：检测VRB电池组的外部端电压信号U_b，判断目标电池组的端电压信号U_b与其充电电压上限U_high的大小，目标电池组的端电压信号U_b与其放电电压下限U_low的大小， 

若U_b≤U_high，则以等于充放电目标功率给定值P_{Bx_ref}对目标电池组进行恒功率充电， 

若U_b≥U_low，则以等于充放电目标功率给定值P_{Bx_ref}对目标电池组进行恒功率放电， 

其中，k表示荷电状态相同的优先目标电池组个数， 

同时，控制其它VRB组功率给定值为0， 

若判断出U_b≥U_high，则以最优充电电池组的最大充电功率等于目标功率给定值P_{Bx_ref}进行充电； 

若判断出U_b≤U_low，则以最优放电电池组的最大放电功率等于目标功率给定值P_{Bx_ref}进行放电； 

S7：实时检测的VRB电池组的荷电状态信号SOC值，选择实时荷电状态信号SOC值最小者作为最优充电电池组，将实时荷电状态信号SOC最大者作为最优放电电池组，并将最优充电电池组和最优放电电池组设置为下一目标电池组；确定下一目标电池组承担剩余的储能平抑目标功率给定值为

S8：返回步骤S6，对下一目标电池组进行充电或放电功率分配； 

S9：切换到下一级VRB电池组，在有限的VRB电池组范围内继续进行步骤S4-S7； 

进一步，还包括以下步骤：