[发明专利]兼顾能量型功率型的电池储能系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主动配电网间歇式能源消纳及优化技术，具体涉及一种兼顾能量型功率型的电池储能系统及其在主动配电网中的控制方法。

背景技术

主动配电网的电压协调控制相比于传统配电网的电压协调控制来讲主要强调其主动的概念。在主动配电网中，由于分布式能源的大量接入，无功调节的需求和控制手段以及目标比起传统无功电压调节更加复杂；控制策略要全局优化和局部自治相结合，满足分布式能源接入或退出运行的快速响应能力，同时还要考虑到未来的状态从而进行提前的控制。在主动配电网中，控制手段已经开始表现为多样化，强耦合这样的特点，在电网中每一时刻有一个相对于该时刻的优化性能目标。

含分布式电源的配电网由于规模较小，接入的电源形式多样，其受外界条件影响较明显。尤其是风力、光伏等间歇式能源由于受自然条件影响较大，不可避免的带来输出功率不稳定的问题。因此在主动配电网中，不仅要完整消纳间歇式能源，还要确保电网内，尤其是重要负荷的电能质量，提高用户的频率质量，减小电压波动和谐波注入。

针对主动配电网下储能系统地应用特征，通过功率型储能系统与能量型储能系统的外部复合储能系统，可通过优化设计储能电池系统，实现电池内部功率能量兼顾和复合，满足主动配电网下消纳间歇式能源的要求。

发明内容

本发明提供一种兼顾能量型功率型的电池储能系统及其在主动配电网中的控制方法，选择多种类型的电池，各形成储能子系统，按照各储能子系统的电池充放电倍率特性及容量设定对应的充放电方法，使整个储能电站的利用率最高，经济效益最大化。

为实现上述目的，本发明提供一种兼顾能量型功率型的电池储能系统，其特点是，该系统包含：电网母线，以及并联在电网母线上的协调型储能子系统、功率型储能子系统和能量型储能子系统；

上述协调型储能子系统、功率型储能子系统、和能量型储能子系统分别串联连接有双向逆变器，分别通过双向逆变器电路连接电网母线。

上述兼顾能量型功率型的电池储能系统电路连接外接的电网外环境，该电网外环境可以是微电网、大电网或电池储能电站。

一种上述兼顾能量型功率型的电池储能系统在主动配电网中的控制方法，其特点是，该方法包含以下步骤：

步骤1、将储能子系统分类为：功率型储能子系统、能量型储能子系统和协调储能子系统；

各储能子系统的允许充放电流由大到小顺序依次为：功率型储能子系统、协调储能子系统、能量型储能子系统；

各储能子系统的最大功率由大到小顺序依次为：P1>P2>P3，其中P1为功率型储能子系统的最大功率，P2为协调储能子系统的最大功率，P3为能量型储能子系统的最大功率；

各储能子系统的容量由小到大顺序依次为：C1<C2<C3，其中C1为功率型储能子系统的容量，C2为协调储能子系统的容量，C3为能量型储能子系统的容量；

各储能子系统的电荷状态的关系为：SOC1 = SOC2 = SOC3 = SOC0，其中SOC1为功率型储能子系统的电荷状态，SOC2为协调储能子系统的电荷状态，SOC3为能量型储能子系统的电荷状态，SOC0根据储能电站充放电计划来变动；

步骤2、选定两个关键节点来定义主动配电网分配给复合储能系统负荷功率绝对值的变化区间，两个关键节点分别为第一功率线、第二功率线，所述第一功率线为 （C1+C2+C3）×P3/C3，第二功率线为（C1+C2）×P2/C2+ P3；

步骤3、判断电网所需功率P0的大小，若0≤P0<第一功率线，则跳转到步骤4，若是第一功率线≤P0<第二功率线，则跳转到步骤5，若是第二功率线≤P0≤储能子系统功率总和P1+P2+P3，则跳转到步骤6；

步骤4、功率型储能子系统、能量型储能子系统和协调储能子系统同时放空或充满，跳转到步骤7；

步骤5、能量型储能子系统以最大功率分担负荷输出或输入，功率型储能子系统和协调储能子系统分配主动配电网需求功率（P0-P3），使功率型储能子系统和协调型储能子系统同时充满或放空，跳转到步骤7；

步骤6、能量型储能子系统和协调储能子系统均以最大功率输出或输入，跳转到步骤7；

步骤7、完成控制并跳转到步骤3。

上述步骤4具体包含：功率型储能子系统、能量型储能子系统和协调储能子系统按照对应容量比例同时放空或充满；