[发明专利]一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法

说明书

技术领域

一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法，属于电工技术领域。

背景技术

在储能介质中，能量型储能和功率型储能各有优缺点。而锂电池和超级电容分别是这两种储能方式的典型代表，若将两者复合使用，可以实现储能能量的最优化利用。在混合储能光伏发电系统中，有多种连接方式。以母线侧并联方式连接的复合储能光伏发电系统，可以实现超级电容和锂电池的双向电流可控，加以一定的复合储能控制策略能够实现复合储能单元的优化利用。

发明内容

本文提出了一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法。该方法用充分利电力电子技术和系统集成技术，通过能量储能元件通过能量储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，功率储能元件储能通过功率储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，直流母线通过复合储能DC/AC变流器接交流负荷以及/或者交流电网。复合储能控制方法能够实现储能元件双向电流可靠，提高微网并离网转换时间，平滑负荷侧以及电网侧的电压波动，降低微网建设成本，促进微网发展。该方法可以广泛应用于单层和双层结构的微电网系统，应用场景包括：工厂、工业园区、住宅小区、办公楼宇、别墅等。

附图说明：

图1为复合储能的系统框架图

图2复合储能协调控制策略

图3控制流程图

图4复合储能的协调控制分配结果

具体实施方式：

图1为复合储能的系统框架图，其中包括上位机“复合储能控制器”一台，能量储能元件通过能量储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，功率储能元件储能通过功率储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，直流母线通过复合储能DC/AC变流器接交流负荷，以及/或者交流电网。两台DC/DC和DC/AC共母线。复合储能控制器作为上位机，通过特定通讯与两台DC/DC和DC/AC通讯，通过电量采集模块采集复合储能变流器DC/AC输出的电压和电流值，采集复合储能变流器DC/AC与外部电网公共连接点PCC处开关的状态；并可以接受上级的调度。

1.并网运行

当复合储能系统并网运行时，并网开关闭合，能量储能元件DC/DC变流器做稳压控制，功率储能元件DC/DC变流器接受复合储能控制器的指令以电流或功率控制的方式运行。复合储能DC/AC变流器接受复合储能控制器的指令或按照既定的运行规则以有功/无功电流或功率控制方式工作。

复合储能控制器检测到PCC点开关处于闭合状态时，将逻辑开关置位至“储能功率给定”处。复合储能DC/AC变流器的有功/无功电流或功率控制指令值作为输入值送入一阶低通滤波器，输出的低频部分与原始信号相减后作为功率储能元件DC/DC变流器功率制定值并下发，如图2所示。

在控制策略中，主要考虑功率储能元件的SOC和最大充放电功率限制条件，当功率储能元件的SOC较低时，调节滤波时间常数Tf，让功率储能元件多充少放，其增量由功率储能元件SOC偏离50％的程度而定；当功率储能元件的SOC较高时，让功率储能元件少充多放，其增量由功率储能元件SOC偏离50％的程度而定。当功率储能元件的充放电功率给定值超出最大限制值时，按最大限制值充放电。

2.离网运行

当复合储能系统离网时，并网开关断开，能量储能元件DC/DC变流器做稳压控制，功率储能元件DC/DC变流器接受复合储能控制器的指令以电流或功率控制的方式运行。在此情况下，复合储能控制器检测到PCC点开关处于断开状态时，将逻辑开关置位至“储能功率检测”处，复合储能DC/AC变流器不再从上位机接受功率指令，进行恒压恒频工作，其输出功率的大小由负荷决定。

电量采集模块采集复合储能DC/AC变流器的电压、电流和功率信号，得到复合储能DC/AC变流器的实际输出有功/无功功率值，将该值送入一阶低通滤波器，输出的低频部分与原始信号相减后作为功率储能元件DC/DC变流器功率制定值并下发，如图2所示。

在控制策略中，主要考虑功率储能元件的SOC和最大充放电功率限制条件，当功率储能元件的SOC较低时，调节滤波时间常数Tf，让功率储能元件多充少放，其增量由功率储能元件SOC偏离50％的程度而定；当功率储能元件的SOC较高时，让功率储能元件少充多放，其增量由功率储能元件SOC偏离50％的程度而定。当功率储能元件的充放电功率给定值超出最大限制值时，按最大限制值充放电。