[发明专利]一种锂电池电容器混合储能系统控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池电容器混合储能系统，尤其涉及一种锂电池电容器混合储能系统控制方法。

背景技术

风力发电以其无污染、一次能源可永久续用等诸多优点而成为实现低碳电力可持续发展的重要选择。但由于风能具有随机性、间歇性和不可准确预测性，大规模风电并网势必给电力系统的运行、调度与控制等带来诸多挑战。因此，从电网安全经济运行的角度出发，如何提高大规模风电可控程度是风电并网亟待解决的问题。

储能系统由于能够实现电能的时空平移，具有响应速度快、具备形成大规模的可能性等优点，而被认为是改善间歇式电源可控性、提高其并网能力的有效手段。目前，综合考虑地理位置、安装周期等因素，电池储能在新能源接入领域具有广泛的应用前景。

电池储能的功率和容量约束优化储能系统的运行控制，但是应用于新能源场景时,电池储能运行在充放电转换和不完整的充放电循环状态，会给电池寿命带来不利影响，因此电池运行过程中充电深度(DOC)和放电深度(DOD)对其运行寿命的影响不可忽略。

发明内容

为了克服单电池储能运行充放电循环深度对电池带来不利影响的难题，本发明提出一种锂电池电容器混合储能系统控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明采用分段均值方法确定储能系统的参考功率，然后在系统内部进行合理的分配，电池承担趋势性慢变分量风电的平抑，超级电容器负责平抑快变分量的风电。

一种锂电池电容器混合储能系统控制方法包括储能系统的主电路、上层目标控制和双电池储能单元协调控制三个部分。

所述储能系统的主电路采用了锂电池–超级电容器构成的混合储能系统结构。

所述上层目标控制根据分段均值算法将可发功率进行处理，作为风电场目标输出功率。

所述双电池储能单元协调控制采用2个储能电池单元单独执行充电或者放电的任务来协调管理双电池储能单元充放电。

本发明的有益效果是：本发明考虑到能量型储能介质和功率型储能介质的优势互补以及单电池储能运行充放电循环深度对电池带来的不利影响，采用混合储能系统主电路结构，并根据分段均值方法确定储能系统的参考功率，设计了锂电池运行在最佳充放电深度内的运行控制策略。双电池储能A、B 单元能在所提出的协调控制策略下尽可能运行在标准充放电循环深度，提高了电池储能的使用寿命和经济效益。

附图说明

图1 风/储能系统联合运行主电路。

图2 上层目标与各储能单元功率分配框图。

图3 双电池储能单元循环充放电过程。

具体实施方案

图1中，A和B为蓄电池变流器，C为超级电容变流器，输入为风能。

为了延长锂电池单元的使用寿命，锂电池单元采用充电任务和放电任务分开的双锂电池结构，由此构成了双锂电池电池单元与超级电容器的混合储能系统与风电联合运行的主电路结构。

将某风电场实测风速数据按照风速对应的最优功率曲线计算得到风电场可发功率；根据分段均值算法将可发功率进行处理，作为风电场目标输出功率。则风电场可发功率与风电场目标输出功率的差值为储能系统的吞吐功率目标值。将储能系统的上层目标功率通过功率管理单元可得超级电容器的目标功率和双电池储能单元目标功率。

图2中，其中风速。模块1为风速对应最优功率模块，使风电场中的每台机组按照风速对应的最优功率发出功率；模块2 为分段均值算法模块，对时间窗T内的风电场输出功率取均值作为参考功率；模块3 为功率管理单模块，包括减少储能系统整体动作次数的滞环控制、低通滤波控制和本身容量和功率约束控制3 部分组成。

图3中，为了使电池储能单元运行，采用2个储能电池单元单独执行充电或者放电的任务来协调管理双电池储能A、B 单元充放电。在该控制策略下，双电池储能A、B 单元协调运行完成1次循环充放电过程的运行状态为：电池储能A、B 单元由初始状态A(B)负责充电(放电)运行到临界转换状态1(A(B)负责充电(放电)转变为A(B)负责放电(充电))，然后至临界转换状态2(A(B)负责放电(充电)转变为A(B)负责充电(放电))；若电池储能A、B 单元初始状态为A(B)负责放电(充电)，则运行状态发生相应变化。双电池储能A、B 单元完成1 次充放电循环过程需经历多个阶段，在同一个阶段内有多种控制决策，且在不同的阶段内控制决策不同，因此双储能电池A、B 协调控制是一个多阶段决策过程。