[发明专利]一种光伏-锂电池-超级电容器混合储能方法

说明书

本发明提出了一种光伏‑锂电池‑超级电容器混合储能方法，包括以下步骤：S1、搭建混合储能系统主电路；S2、基于虚拟电阻‑虚拟电容构建下垂控制函数；S3、基于下垂控制函数，加入比例积分调节矫正母线电压，结合所述下垂控制函数，得出具有电压自恢复能力的下垂控制函数，使母线电压和超级电容器SOC自恢复。本发明克服了传统下垂控制所造成的直流母线电压在稳态情况下的偏差问题；由于母线电压得到了自恢复，使得超级电容器输出电压在经过负载功率冲击前后一致，进而超级电容器本身SOC得到自恢复，克服原有系统超级电容SOC无法自恢复的缺点。

技术领域

本发明属于混合储能技术领域，具体涉及一种光伏-锂电池-超级电容器混合储能方法。

背景技术

随着光伏产业的快速发展，分布式储能中电池寿命问题日益突出。在传统的光伏—锂电池储能中，由于光伏输出功率不稳定及负载功率需求变化等因素存在，电池充放电曲线将会大幅度偏离最佳曲线，造成充放电次数剧增，电池使用寿命剧降。

锂电池具有着高能量密度的优点，但响应速度较慢，常用作承担稳定的输入输出功率；超级电容器具有着高功率密度的优点，但能量密度较低，常用作承担瞬时功率响应。基于虚拟电阻—虚拟电容下垂控制实现高低频功率划分。虚拟电容的存在使得超级电容器具有SOC自恢复特性，保证了超级电容器的安全运行，但虚拟电阻的存在易造成直流母线出现偏差，影响供电质量。

目前分布式储能研究多倾向于多个电池之间的SOC均衡，如文献(柴秀慧,张纯江,柴建国,等.分布式储能变调节因子SOC下垂控制及功率调节[J].太阳能学报.https://doi.org/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2020-1035)中提出了一种变调节因子的虚拟下垂控制方法，可实现多个电池之间的功率均衡控制；文献(蒋伟明，赵晋斌，高明明，等.具有电压自恢复特性的独立直流微电网控制策略研究[J].电网技术，2020，44(09)：3547-3555.)中提出了一种具有直流母线电压自恢复功能的电池储能下垂控制策略。但上述研究均未涉及到超级电容器的使用，不具备锂电池-超级电容器混合储能系统高低频功率分流的优点。

在锂电池-超级电容器混合储能方面，下垂控制也成为研究热点。文献(张勤进，孙小童，刘彦呈，等.蓄电池/超级电容混合储能系统协调控制策略[J].电源技术，2020,44(09):1345-1365.)提出了一种改进SOC恢复策略，具有超级电容SOC自恢复及高低频功率分流的特征，但一定程度上加剧了直流母线电压偏差程度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种光伏-锂电池-超级电容器混合储能方法，对于野外依靠光伏发电的电力设备，可降低分布式储能锂电池充放电次数，对分布式光伏功能设备的延寿具有重要意义。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种光伏-锂电池-超级电容器混合储能方法，包括以下步骤：

S1、搭建混合储能系统主电路，基于虚拟电阻-虚拟电容构建下垂控制函数；

S2、基于下垂控制函数，加入比例积分调节矫正母线电压，结合所述下垂控制函数，得出具有电压自恢复能力的下垂控制函数，使母线电压和超级电容器SOC自恢复；

S3、通过求解下垂控制函数中的比例积分调节系数，对具有电压自恢复能力的下垂控制函数进行调节。

优选的，所述混合储能系统主电路包括锂电池、超级电容器、虚拟下垂电阻、虚拟下垂电容、双向DCDC变换器，直流母线及负载。

优选的，锂电池及超级电容器经双向DCDC变换器并联到直流母线，负载与并联直流母线，将锂电池及超级电容器尽可能的靠近直流母线，进而忽略线路阻抗带来的影响。

优选的，所述下垂控制函数为：