[发明专利]一种基于混合储能的直流微网能量平衡控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于混合储能的直流微网能量平衡控制方法及系统。该方法包括确定直流微电网能量流动结构模型各个模块的功率与直流母线的功率的平衡关系；根据平衡关系确定混合储能模块的平衡功率；对平衡功率进行HHT分解，确定功率分配结果；对超级电容与蓄电池进行SOC估算，确定估算结果；根据估算结果和过充过放保护规则调整功率分配结果，确定调整后的功率分配结果；将调整后的功率分配结果输入双向Buck/Boost变换器实现对蓄电池和超级电容输出功率的平衡控制。本发明能够充分发挥混合储能设备优势，降低混合储能设备使用成本，防止混合储能设备过充过放，在安全、高效的前提下实现直流微网能量平衡。

技术领域

本发明涉及电力系统直流输电领域，特别是涉及一种基于混合储能的直流微网能量平衡控制方法及系统。

背景技术

目前，随着可再生能源利用的逐步发展，如何挖掘分布式能源的价值与效益并加以运用成为了研究热点方向。微电网的概念被提出，其优势在于既可以并网运行也可以离网独立运行。其中，直流微电网因为电能变换环节少、电能质量高、能量控制方便在低压配电网中运用广泛。由于风能、太阳能等新能源具有较强的波动性与间歇性，在直流微电网与大电网脱离运行时，微电网自身难以维持稳定的母线电压，因此会加入储能装置以实现微电网的能量平衡从而维持母线电压稳定。其中，混合储能设备包含超级电容与蓄电池两种储能装置，超级电容响应频率高、功率密度大、蓄电池响应频率低、能量密度高，二者结合能较为全面的满足微电网对储能装置的需求。储能设备通过该释放或吸收功率以实现微电网能量平衡。目前为了实现混合储能设备高效运行，主要通过将需要平衡的功率分解为高频与低频两种功率信号，其中，高频功率由超级电容承担，低频由蓄电池承担。并由各自的功率变换器以实现功率控制方法。这种控制方法能充分发挥蓄电池和超级电容各自优势，目前已应用一些示范项目。

目前的控制方法中一阶滤波器采用常时间系数进行功率信号分解，只考虑到微电网与储能设备的特性，没有考虑到蓄电池或超级电容的SOC(荷电状态)。这是衡量其工作状态的重要参数，在一定范围外储能设备将无法正常工作。所以这种控制方法将导致混合储能设备处于非正常SOC工作区工作，储能设备使用寿命大大降低。进一步可能会使储能设备处于过充过放工作状态，降低储能设备使用安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于混合储能的直流微网能量平衡控制方法及系统，以解决在进行微电网能量平衡控制时，因未考虑混合储能SOC而导致储能设备过充过放，使用寿命大大降低，使用安全性无法保障等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于混合储能的直流微网能量平衡控制方法，包括：

建立直流微电网能量流动结构模型；所述直流微电网能量流动结构模型包括流负载模块、混合储能模块和新能源发电设备模块；所述流负载模块、所述混合储能模块和所述新能源发电设备模块的输出端均并联于直流母线上，直流母线的终端通过网侧交换器与公共电网连接；所述混合储能模块包括蓄电池和超级电容；

根据所述直流微电网能量流动结构模型确定所述直流微电网能量流动结构模型各个模块的功率与所述直流母线的功率的平衡关系；

根据所述平衡关系确定所述混合储能模块的平衡功率；

对所述混合储能模块的平衡功率进行希尔伯特—黄HHT分解，确定功率分配结果；所述功率分配结果包括所述蓄电池的分配的参考功率和所述超级电容分配的参考功率；

对所述超级电容与蓄电池进行荷电状态SOC估算，确定估算结果；

根据所述估算结果和过充过放保护规则调整所述功率分配结果，确定调整后的功率分配结果；