[发明专利]交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法

说明书

本发明公开了一种交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法。所述混合储能系统包括锂电池、蓄电池及各自的双向DC‑AC变换器。所述控制方法中：锂电池储能系统作为微电网中的V/f源，采用Droop控制；蓄电池储能系统采用功率控制，基于微电网电压频率对锂电池的有功功率进行动态调整，保证锂电池的荷电状态在合理范围内。本发明的有益效果：锂电池承担暂态有功功率不平衡分量的调节，有利于提高系统动态响应能力；蓄电池承担稳态有功功率不平衡分量的调节，有利于平滑蓄电池充/放电电流；基于本地电气量，原理简单、易于实现。

技术领域

本发明涉及一种交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法，属于分布式储能控制及在微电网中的应用领域。

背景技术

微电网中，由于分布式电源(光伏、风机等)和负荷均具有明显的间歇特性、波动性和不确定性，储能系统对于微电网的稳定运行至关重要。由于目前常见的储能介质无法同时满足系统对于功率响应能力和储存容量两方面的需求，因此在微电网中采用单一储能介质具有一定的局限性，为此人们提出将两种或以上的储能装置组合，形成统一控制的混合储能系统。

现有的针对交流微电网混合储能协调控制的研究成果中，主要采用功率指令控制模式，首先通过不同的功率分配方法得到混合储能系统中各储能单元的功率控制指令，然后各储能单元对各自的功率指令分别进行跟踪控制。然而，当微电网运行于离网状态时，通常需要由混合储能系统直接参与微电网电压幅值和频率的调节，以维持系统运行的稳定。此外，目前的混合储能系统协调控制方法主要关注对瞬时功率的处理，未考虑功率的累积对储能装置储能状态的影响，因此很难确保储能装置长时间运行条件下其荷电状态能始终保持在合理状态。

因此，针对含分布式电源接入的离网型微电网，有必要对混合储能系统的协调控制方法进行进一步研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决混合储能系统参与交流微电网离网状态下电压幅值和频率调节时的协调控制问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法，其特征在于：混合储能系统由锂电池、蓄电池及各自的双向DC-AC变换器分别构成的锂电池储能系统和蓄电池储能系统组成。锂电池储能系统作为微电网的V/f源，采用Droop控制方法对微电网电压幅值和频率进行跟踪控制；蓄电池储能系统作为微电网的PQ源，通过检测微电网频率的变化，对锂电池的有功功率进行调节，间接补偿微电网系统中非瞬时性有功功率波动分量，并对锂电池的荷电状态进行动态调整，维持锂电池的可持续调节能力。

前述的一种交流微电网离网状态下混合储能系统协调控制方法，其步骤为：

(1)蓄电池储能系统基于锂电池储能系统的频率下垂特性曲线，根据微电网电压频率，得到锂电池储能系统有功功率的估计值作为蓄电池储能系统有功功率控制环节的实际值P_Li，即

(2)根据计算得到锂电池储能系统容量变化的估计值利用滞环比较环节，与设定的锂电池容量变化的下限值E_{n_max}和上限值E_{p_max}进行比较，得到蓄电池储能系统有功功率控制环节的参考值P_{Li_ref}；

(3)由蓄电池储能系统有功功率控制中设置的斜率限制环节，对外环生成的电流参考值的变化率进行限制，平滑蓄电池的充/放电电流。

锂电池储能系统有功功率的估计值按公式(1)进行估计，

式(1)中，f_ref为微电网频率参考值，f为微电网频率实时值，k_p为锂电池储能系统的频率下垂系数，为锂电池储能系统有功功率的估计值，定义放电时功率为正。

锂电池储能系统容量变化的估计值由公式(2)计算：