[发明专利]基于一种混合储能系统限值管理控制方法

说明书

本发明是基于一种混合储能系统限值管理控制方法，包括蓄电池模组、超级电容模组、功率分配模块、限值管理模块、蓄电池充放电控制模块和超级电容充放电控制模块；该系统通过超级电容模组和蓄电池模组补偿系统的缺额或盈余功率；限值管理模块能够控制蓄电池模组功率限值和超级电容模组在设定荷电状态区间运行，功率分配模块控制蓄电池模组承担低频功率分量，超级电容模组承担高频功率分量；当超级电容荷电状态超出限值且继续充、放电期间，使蓄电池仅发出或吸收低频功率分量，避免蓄电池过多承担高频分量，损坏内部结构，避免在开始时刻电压电流出现尖峰变化。该系统能够控制蓄电池和超级电容充放电符合其储、放能特性，能延长储能系统使用寿命。

技术领域

本发明涉及电力储能系统技术领域，具体的说是基于一种混合储能系统限值管理控制方法。

背景技术

随着经济的发展，传统能源日趋紧张，环境污染问题越来越严重，各国开始把目光投向新型清洁能源的发展，发展可再生能源发电(Renewable energy power，REP)技术成为解决传统能源所带来问题的必然选择。微电网技术是分布式可再生能源有效利用的重要形式，然而分布式发电与传统电源具有很大的差别，其主要特点在于诸如风、光等分布式发电输出的随机性和间歇性，会对微电网的安全性和稳定性造成很大的影响。以光伏发电为典代表的分布式电源受到广泛关注。分布式电源自身发电不稳定的特性导致系统出现间歇性的波动，故需要相应的储能单元对系统缺额或盈余功率进行补偿来维持直流母线电压的稳定。为了确保系统的安全稳定运行，储能装置便成为微电网系统的重要组成部分。储能装置可以分为功率型储能和能量型储能两种：功率型储能装置具有响应速度快、循环充放电寿命长、充放电速率快等特点，一般可用来平滑分布式发电的功率输出；能量型储能装置具有储能时间长、储能容量大等特点，适用于系统负荷的削峰填谷。铅酸蓄电池由于其高能量密度与经济性等原因，在储能系统中有广泛的应用；但是蓄电池功率密度低，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。这2种装置构成的混合储能系统，能充分利用二者的优点，使系统获得良好性能。因此储能系统的优化配置对微电网的经济性及供电可靠性有着重要的意义。

国内研究现状如下：早期一些文献，主要研究基于单一的储能配置及主要考虑光伏出力的影响，有的文献综述中写出储能系统可分别由单种储能形式和多种储能形式构成；对新能源并网功率进行控制的过程中，综合考虑系统成本、体积等因素，需要储能系统具有高功率和高能量密度、寿命长等特点；在风电和光伏等新能源发电大规模并网的系统中，两种储能结构均有应用；在小规模接入的微网中，由于新能源发电的间歇性要求储能单元具有高能量密度，同时，负荷的快速波动要求储能单元具有高功率密度，因此，由高功率密度和高能量密度的储能单元组成的复合储能系统在微网中有广阔的应用前景；有的文献表明在孤立的光伏发电系统中，蓄电池－超级电容器混合储能系统的性能优于单独的蓄电池储能系统；有的文献表明蓄电池－超级电容器混合储能系统不仅具有高能量密度和高功率密度的特点，同时可延长蓄电池的使用寿命；有的文献定性地分析了该混合储能系统在蓄电池的功率和使用寿命方面的延长作用；有些文献考虑到目前储能装置的成本较高，其发电成本高于电网价格，微电网经济性存在明显不足；有的文献提出了一种基于混合势函数理论，适用于下垂控制系统的稳定性判据推导方法，并得出了直流微电网的稳定性判据；该判据表明，下垂控制的直流微电网的大扰动稳定性与各变流器系统参数和各电源输出功率占负载功率比例均有关联，仿真验证了所提方法和稳定性判据的准确性；有的文献采用不同于由单一储能介质组成的储能系统，即混合储能系统(HESS)；HESS兼顾了功率密度高、能量密度大和运行寿命长的特点，近些年得到了广泛的关注；有的文献为解决交直流混合微电网因微源出力变化、负荷变化和储能装置因荷电状态导致充放电功率发生变化等引起的功率波动问题，提出一种混合微电网分段协调控制策略。