[发明专利]一种双级式储能变流器有功功率控制方法

说明书

一种双级式储能变流器有功功率控制方法，所述的双级式储能变流器包含交流逆变单元ACU和多个直流变压单元DCU。交流逆变单元采用ACU控制器控制，每个直流变压单元采用各自DCU控制器分别控制。ACU控制器接收能量管理系统的有功功率调度指令，结合基于直流母线电压的滞环PI控制策略，实现有功功率调度指令的快速跟踪，同时避免触发直流母线电压故障。每个DCU控制器接收电池管理系统的充放电功率指令，结合基于直流母线电压的下垂功率分配策略和基于电池电压的不对称PI控制前馈策略，实现多个直流变压单元DCU并联运行时的有功功率自动分配，保证直流母线电压稳定，同时满足电池从恒流到恒压充电模式的自动平滑切换。

技术领域

本发明涉及一种应用于双级式储能变流器的有功功率控制方法。

背景技术

随着我国电网容量的不断扩大，峰谷差不断增加，可再生能源、分布式供能和智能电网的蓬勃发展，对大规模储能产业的需求也越来越大，储能已成为可再生能源和智能电网大规模发展的主要瓶颈。大规模风电、太阳能并网为储能在电力系统中的规模化应用提供了机遇，在高比例可再生能源电力系统中，储能将成为必要的支撑技术。

目前，大规模储能包含物理储能和电化学储能两种，电化学储能是目前最前沿的储能技术。近年来，钠硫电池、液流电池和锂离子电池等电化学储能技术发展较快，发展潜力巨大，应用前景广阔。其中以全钒为代表的液流电池容量大，电解液可回收，循环寿命长，可分别设计容量和功率，有望成为继抽水蓄能后的第二大储能方式。

对于电化学储能，为了发挥电池的最大效能，保证电池的使用寿命，实现电池与电网之间的功率接口，储能变流器PCS是系统中非常关键的设备。在实际系统中，储能一般担负着电力系统一次调频和惯量调频的任务，储能变流器对有功功率调度指令的响应速度是非常重要的考核指标。

储能变流器分为单级式储能变流器和双级式储能变流器两种。其中，单级式储能变流器主要包含交流逆变单元ACU一个环节，适用于电池充放电电压变化范围较小的场合，例如锂离子电池和铅蓄电池。并网运行时，交流逆变器根据调度指令控制电池充放电功率，可以很快响应有功功率调度指令；离网运行时，交流逆变器控制交流输出频率与电压。

双级式储能变流器包含交流逆变单元ACU和直流变压单元DCU两个环节，可以灵活匹配交流并网电压和直流电池电压，实现并网电能质量和电池充放电性能最优，更能适应端电压范围宽、电池初始电压为零的全钒液流电池，获得了广泛应用。由于双级式储能变流器包含交流逆变单元和直流变压单元两个环节，根据实际电池配置，一般有多个直流变压单元，交流逆变单元和多个直流变压单元控制需要兼顾跟踪调度下发的有功功率指令、直流母线电压控制和电池充放电控制，灵活性增加的同时使有功功率控制变得复杂。

研究双级式储能变流器内部交流逆变单元和直流变压单元之间的有功功率协同控制，在并网运行时能够像单级式储能变流器一样快速响应有功功率调度指令，在离网运行时保证输出频率和电压质量，实现并网和离网运行模式的平滑快速切换，实现直流母线电压的稳定控制，具有重要意义。

专利201510447531.X《一种新型两级式双向储能变流器控制系统及其控制方法》给出双级式储能变流器控制系统硬件组成，可以实时检测交流微网功率或电压以及储能蓄电池荷电状态，灵活控制微网系统中各发电装置与储能变流器的运行模式但未给出有功功率控制方法。文献《用于电池储能系统并网的PCS控制策略研究》曹生允、宋春宁等采用直流变压单元主动功率控制，交流逆变单元被动功率控制思路，无法满发有功功率调度快速响应需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种适用于双级式储能变流器的有功功率控制方法。