[发明专利]一种混合储能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，特别涉及一种混合储能控制方法。

背景技术

风力发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。由于风电输出功率具有很强的波动性、随机性，且风速预测存在一定的误差，因此大规模风电并网会给电力系统的安全稳定运行带来一系列的技术难题。

为了更高效地利用可再生能源，在风能资源比较丰富的环境中，采用储能技术对风机机组输出功率进行调控，提高风电场并网运行能力；即，通过构建风储互补系统进行发电，可以提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，使风电场效益最大化。对风电场功率进行出力波动的平抑时，在综合考虑系统成本、体积、重量基础上，需要储能系统兼具高功率密度、高能量密度、高循环寿命的特点。

常见的储能系统可分为功率型和能量型。前者具有功率密度大，响应速度快等优点，但能量密度较小，如超级电容器、超导储能、飞轮储能等；后者具有能量密度大，但功率响应较慢不适于频繁充放电，如蓄电池和抽水蓄能等。由于上述缺点的限制，单一种类的储能系统将很难满足风电等分布式发电与微网的要求，因此，必须结合两种或更多种储能设备组成混合储能系统，实现技术互补。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合储能控制方法，对于超级电容(SC)和蓄电池(Battery)组成的混合储能系统，在二级低通滤波原理的基础上，基于电池充放电功率限制实现混合储能平滑波动功率控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种混合储能控制方法，对于由混合储能和分布式电源构成的微网系统进行平滑波动的功率控制；所述混合储能是超级电容和蓄电池组成的混合储能系统；所述分布式电源是风电；

所述混合储能控制方法中，对分布式电源输出功率进行傅里叶变换，得到功率波动频谱图；基于功率波动频谱图，通过低通滤波来确定超级电容和蓄电池各自的功率，作为储能系统恒功率控制的参考值；

通过超级电容的功率来补偿波动频率大但幅值小的分量，通过蓄电池的功率来补偿波动频率小但幅值大的分量，实现对微网系统的并网联络线输出功率的平滑控制。

优选地，以储能放电功率为正，充电功率为负，得到微网系统的变量关系如下：

P_E＝P_line-P_w

其中：P_E为储能输出功率；P_line为并网联络线功率；P_w为风电输出功率。

优选地，所述混合储能控制方法基于功率波动频谱图进行二阶低通滤波，结合分布式电源并网功率波动要求和混合储能配置的容量，确定超级电容和蓄电池分别需要平抑的波动频率段，从而确定二阶低通滤波对应的时间常数，得到超级电容和蓄电池各自输出的参考功率。

优选地，超级电容和电池的参考功率分别为：

其中，P_T为分布式电源总的出力，时间常数T_SC、T_bat分别与超级电容和蓄电池在功率波动频谱图中的截止频率f_SC、f_bat相对应；并且，T_SC＜T_bat，f_SC＜f_bat。

优选地，所述混合储能控制方法中，在蓄电池的SOC达到设定的限值时，禁止其充放电；而在蓄电池的SOC未达到设定的限值时，根据蓄电池的额定功率和容量将其充放电功率限制在设定范围内。

优选地，所述混合储能控制方法，在满足并网功率波动要求的情况下，对二级低通滤波后得到的参考功率进行修正，根据蓄电池充放电要求设置功率限值，超出蓄电池充放电功率限值的部分由超级电容来补偿。

优选地，对参考功率进行修正时使用的限值管理方法，包含：

对于正常工作区：|P_{bat_ref}|≤P_{bat_set}，则ΔP_bat＝0，相应的ΔP_SC＝0；

对于放电功率越限：P_{bat_ref}＞P_{bat_set}，则ΔP_bat＝P_{bat_ref}-P_{bat_set}，相应的ΔP_SC＝-ΔP_bat；