[发明专利]一种基于荷电状态的混合储能系统功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于荷电状态的混合储能系统功率分配方法，属于储能系统控制技术领域，是一种基于两种不同类型储能装置荷电状态的混合储能系统功率分配方法。

背景技术

以可再生能源为主要发电形式的微网中，储能系统需根据指令吸收或发出功率，在微网并网运行时起到平抑可再生能源功率波动的作用，微网离网运行时保证微网内的实时功率平衡。

微网中常用的储能形式有飞轮储能、超导储能、超级电容、蓄电池等。蓄电池能量密度大，但是功率密度小，循环寿命较短，且大电流充放电和深度放电会缩短寿命。将功率输出能力强、循环寿命长的飞轮储能、超级电容或超导储能，与具有大容量、长时间储能能力的蓄电池类储能装置联合起来，进行协调控制，组成混合储能系统，使蓄电池有可能以对自身更有利的方式运行，能达到延长蓄电池寿命的目的。将混合储能系统需要响应的功率合理地在两种特性的储能装置之间进行分配，是延长系统整体寿命的关键。

目前提出的混合储能系统功率分配方法大致可以归纳成两类，下面以超级电容和蓄电池组成的混合储能系统为例进行说明。

一类方法是利用滤波器将功率指令的高、低频分量分开，分别由超级电容和蓄电池处理。另一类方法是令超级电容优先充放电；当其荷电状态达到上限或下限时，令蓄电池代替其响应功率指令，并调整超级电容的荷电状态至正常范围。

由于高频分量可能引起较大的充放电电流和放电深度，因此第一类方法能够在一定程度上改善蓄电池的不利工作条件，从而延长蓄电池的寿命。但是，在不同的储能装置容量配置和功率波动特性情况下，不一定只有高频分量是蓄电池循环寿命的不利影响因素。比如，超级电容容量足够时，低频、但是幅值较小的功率波动实际上并不需要由蓄电池来处理。因此，这种滤波法不是从本质上去除不利影响的方法。第二类方法的不足之处在于，超级电容可能在荷电状态过低或过高的一段时间内失去缓冲作用，蓄电池必须直接处理变化范围较大、较频繁的功率波动，无法在有利条件下工作。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于荷电状态的混合储能系统功率分配方法。将循环寿命长、可大电流深度充放电的储能装置设置为第一储能装置D1，将循环寿命相对较短、大电流深度充放电影响循环寿命的储能装置设置为第二储能装置D2。为延长混合储能系统整体的寿命，应尽量减小第二储能装置D2的充放电次数、充放电电流大小及放电深度。

根据第一储能装置D1的荷电状态计算其所需的补偿功率，该补偿功率由第二储能装置D2提供。第一储能装置D1的功率指令为混合储能系统的功率指令叠加补偿功率，第二储能装置D2则只起到调整第一储能装置D1的荷电状态的作用，功率指令为需提供的补偿功率。通过合理设计以第一储能装置D1的荷电状态为自变量的补偿功率函数，可以在功率分配的同时，达到第一储能装置D1与第二储能装置D2之间一定程度上的荷电状态平衡，减小第二储能装置D2的荷电状态超限的可能性。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于荷电状态的混合储能系统功率分配方法，包括以下步骤：将循环寿命长、可大电流深度充放电的储能装置设置为第一储能装置D1，将循环寿命相对较短、大电流深度充放电影响循环寿命的储能装置设置为第二储能装置D2，

1）计算混合储能系统整体的平均电量存储率，据此得到第一储能装置D1的荷电状态期望值，从而得出第一储能装置D1所需的补偿功率与其荷电状态的函数关系；

2）按照上述函数关系，根据第一储能装置D1的荷电状态得出第二储能装置D2应为第一储能装置D1提供的补偿功率；

3）得到第一储能装置D1与第二储能装置D2各自的功率指令。

所述第一储能装置D1为超级电容，第二储能装置D2为磷酸铁锂电池。

所述步骤1）中混合储能系统整体的平均电量存储率k为