[发明专利]多能互补混合储能系统电压分层控制系统及能量管理方法

说明书

本公开提供了一种多能互补混合储能系统电压分层控制系统及能量管理方法，超级电容单元和锂电池单元均连接在直流母线上，构成并联结构型混合储能系统，且超级电容单元和锂电池单元都配置为功率器件和开关，以控制对应单元与直流母线的连接关系；检测电路检测超级电容单元、锂电池单元、直流母线的电流和电压值，检测能量控制转换系统单元的运行参数并将其传输给处理器，能量转换系统单元并联至直流母线上，对交直流能源进行双向能量转换；微处理器根据采集的超级电容单元的电压与锂电池单元的电压关系，确定系统工况，采用电压分层控制策略对所述超级电容单元和锂电池单元的充放电状态进行控制。

技术领域

本公开属于新能源发电领域，尤其涉及一种多能互补混合储能系统电压分层控制系统及能量管理方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

分布式交直流微电网的光伏、风力通过直流到直流变换(DC/DC)或整流电路接入直流母线，工作在最大功率点追踪(MPPT)模式下，输出功率随着光照、风力的波动而波动，会导致直流母线的波动。据发明人了解，现有部分储能系统由单一锂电池构成，其充放电倍率必然处在不停的波动中，会严重影响锂电池的寿命。多种能源储能参与的共直流母线微网系统，储能单元如超级电容、锂电，大多通过DC/DC接入直流母线，由于DC/DC中电感的换流特性，导致微网不可能实现无缝并离网切换。

现有的控制方法一般无法解决储能装置频繁充电造成的损害，无法根据直流母线电压变化，控制各接口变换器工作状态，自动切换储能装置工作状态，实现储能装置有序充放电，目前并不能保证微电网内功率平衡以维持交直流母线电压稳定。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种多能互补混合储能系统电压分层控制系统及能量管理方法，本公开能够起到调整直流母线电压、平衡系统能量及功率的作用。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种多能互补混合储能系统电压分层控制系统，包括超级电容单元、锂电池单元、能量转换单元、检测电路和处理器，其中：

所述超级电容单元和锂电池单元均连接在直流母线上，构成并联结构型混合储能系统，且所述超级电容单元和锂电池单元都配置为功率器件和开关，以控制对应单元的充放电状态与所述直流母线的连接关系；

所述检测电路检测所述超级电容单元、锂电池单元、直流母线的电流和电压值，检测能量控制转换系统单元的运行参数并将其传输给处理器，所述能量转换系统单元并联至直流母线上，对交直流能源进行双向能量转换；

所述处理器根据采集的超级电容单元的电压与锂电池单元的电压关系，确定系统工况，采用电压分层控制策略对所述超级电容单元和锂电池单元的充放电状态进行控制。

上述技术方案能够充分利用锂电池能量密度大，但存在功率密度低、循环寿命受限、动态响应慢；超级电容器具有响应速度快、功率密度大、运行要求低等明显优势，能够在瞬间提供或吸收较大能量的特点，能够根据直流母线电压变化，控制各接口变换器工作状态，自动切换储能装置工作状态，实现储能装置有序充放电，保证微电网内功率平衡以维持交直流母线电压稳定。

作为可能的实施例，所述超级电容单元包括超级电容组、功率器件和开关，超级电容组正端通过串联的功率器件和开关连接到直流母线正端DC+，所述功率器件并联有反接的二极管，超级电容组负端连接到直流母线负端DC-。

作为可能的实施例，所述锂电池单元包括锂电池组、功率器件和开关，锂电池组正端通过串联的功率器件和开关连接到直流母线正端DC+，所述功率器件并联有反接的二极管，锂电池负端连接到直流母线负端DC-。

作为可能的实施例，所述处理器通过隔离驱动电路连接并控制所述锂电池单元和所述超级电容单元的功率器件和开关。

基于上述系统的能量释放管理方法，包括以下步骤：