[发明专利]独立光伏混合储能系统能量控制方法

说明书

本发明公开了一种独立光伏混合储能系统能量控制方法，涉及光伏发电微电网储能系统技术领域，此混合储能系统包括蓄电池、超级电容器、光伏发电单元直流母线以及直流负载，蓄电池和超级电容器通过各自的双向DC/DC变换器并联连接于直流母线上，光伏发电单元通过BOOST变换器连接于直流母线上，采集数据后通过能量控制处理器计算混合储能系统应承担功率，再将此功率通过一阶低通滤波器，并经过限值控制方法，根据不同区间的限值控制方法，使混合储能系统在不同的控制条件下，实现蓄电池和超级电容器的功率分配，维持直流母线的稳定，有效平抑了光伏输出功率波动，维持系统内功率平衡，同时在一定程度上优化了储能设备的工作过程，延长了储能设备的使用周期。

技术领域

本发明涉及光伏发电微电网储能系统技术领域，具体为一种独立光伏混合储能系统能量控制方法，适用于光伏发电微电网中，稳定直流母线电压。

背景技术

光伏发电输出功率具有间歇性、随机性和波动性，为实现计划功率的并网运行，需要对光伏输出的功率进行有效控制。如仅通过光伏发电系统自身的调整会降低其功率利用率，也限制了能源利用的灵活性。为提高光伏发电系统的运行能力，需利用储能系统对光伏输出功率进行平滑控制，进而满足并网运行要求。由于铅酸蓄电池的高能量密度与经济性等原因，在储能系统中有广泛的应用。然而，蓄电池功率密度低，使用寿命短，不适合大功率充放电。超级电容器相比蓄电池有更高的功率密度与循环寿命，与蓄电池在性能上具有互补性。因此在光伏发电中，将此两种储能装置作为混合储能系统，缺乏一种混合储能系统的能量控制方法，能充分利用两者的优点，使系统获得良好性能。

发明内容

本发明是为了解决光伏发电微网缺乏混合储能系统能量控制方法的问题，在考虑储能设备荷电状态的基础上，提供了一种混合储能系统的能量控制方法，对光伏输出功率平滑控制。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种独立光伏混合储能系统能量控制方法，该独立光伏混合储能系统包括蓄电池、超级电容器、光伏发电单元、直流母线以及直流负载，所述蓄电池和超级电容器分别通过各自的双向DC/DC变换器连接于直流母线，所述光伏发电单元通过BOOST变换器连接于直流母线；所述双向DC/DC变换器与BOOST变换器均由能量控制处理器控制，该光伏混合储能系统能量控制方法包括以下步骤：

一、计算混合储能系统承担功率P_HESS：

①采集直流母线电压u_dc，C_dc为已知固定直流储能电容，应用上位机计算维持母线电压稳定所需功率P_dc：

②应用上位机采集直流负载功率P_load，应用光伏发电单元两端的电压电流检测模块采集光伏发电功率P_pv；

③将采集到的功率数据输入能量控制处理器，计算储能系统承担功率P_HESS，

P_HESS＝P_dc+P_load-P_pv

二、根据计算得出的P_HESS来分配蓄电池与超级电容器的功率：

①由于P_HESS＝P_bat+P_sc，P_bat表示蓄电池吸收/释放功率；P_sc表示为超级电容器吸收/释放功率；将功率P_HESS经过能量控制处理器的一阶低通滤波器，得到蓄电池和超级电容器的参考功率分别为：

其中，s为微分算子；T为滤波时间常数；