[发明专利]基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法，采用考虑蓄电池荷电状态的储能系统并联运行时的改进下垂控制；该控制方法根据荷电状态的不同将系统分为三种运行状态，利用滞环控制器得到变下垂因子实时调整蓄电池的功率状态，使得蓄电池实时根据自身状态提前进行充放电，保证蓄电池荷电状态处于安全运行范围，使得蓄电池荷电状态到功率均分的效果。本发明克服了传统蓄电池荷电状态的安全运行范围小，蓄电池容易出现过度充电和放电现象以及蓄电池的使用寿命低等缺陷。

技术领域

本发明涉及储能系统优化控制技术领域，具体涉及一种基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法。

背景技术

化石能源的消耗以及全球变温问题的日益严重促进了可再生能源并网发电技术的快速发展。近年来，光伏与风电等可再生能源并网穿透力不断增强，由于分布式发电单元输出功率具有随机性和间歇性特点，为了提升系统电能质量和稳定性，通常将在风光发电系统中配置大功率储能系统构成小型独立自治微电网。

微电网可以运行在并网和孤岛模式，在并网模式期间储能系统主要采用功率平抑控制策略减小间歇性和随机性波动功率影响电力系统稳定性，在孤岛期间储能系统需要建立电压和频率保证孤岛系统能够自治稳定运行。与并网运行相比，大功率蓄电池储能系统并联孤岛运行工况更加复杂，对于如何实现多个蓄电池储能系统功率均分控制是主要关键难点。在传统下垂控制中，系统没有考虑蓄电池的实际荷电状态，也没有考虑蓄电池荷电状态的安全运行范围，不利于实现多个蓄电池储能系统的均分控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有控制方式的不足，提供一种基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于大容量储能系统的孤岛并联运行的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、建立两级式拓扑结构的光伏发电系统，前级采用boost变换器进行最大功率跟踪控制，后级采用电压源型逆变器进行功率控制；

步骤二、建立由永磁同步电机、风力涡轮机以及双PWM变换器组成的风力发电系统，其中机侧变换器用于最大功率跟踪，网侧变换器用于直流电压控制；

步骤三、建立由蓄电池阵列和电压源型逆变器组成的大容量蓄电池储能系统；

步骤四、在孤岛运行模式时，将步骤三建立的系统采用下垂控制方法维持PCC电压和频率稳定；

步骤五、根据蓄电池荷电状态初始值的不同将储能系统运行状态分为两种情况：相同的荷电状态和不同荷电状态；

荷电状态相同时，对功率进行平均分配；

荷电状态不同时根据SOC的状态调整储能变换器的输出功率情况，将储能系统的充放电方式分为三种；

1)当蓄电池储能系统的荷电状态均未达到上限或者下限阈值时，此时多个储能系统按照SOC实际状态进行功率均分控制；

2)当多个蓄电池储能系统中的任意一个蓄电池SOC达到上限阈值时，启动变下垂控制调整下垂曲线使其充电功率逐渐变小，而蓄电池SOC未达到上限阈值的系统充电功率逐渐增加；

3)当多个蓄电池储能系统中的任意一个蓄电池SOC进入下限阈值时，启动变下垂控制策略使其放电功率逐渐变小，而蓄电池SOC未进入下限阈值的储能系统放电功率逐渐增加。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用变下垂控制法，克服了传统方法难以均分控制的问题，避免常规方法控制信号的不精确性，该方法能够在SOC处于正常运行区间使得储能并联系统按照SOC实际状态进行均分分配，在SOC达到上限或者下限阈值时，通过控制策略能够使得SOC较大的蓄电池充电功率逐渐减小，SOC较小的蓄电池放电功率逐渐减小，进而能够尽可能的防止蓄电池出现过度充电和过度放电现象，减小储能系统切除的概率，提升可靠性；