[发明专利]一种混合储能系统及其控制方法与控制装置

说明书

本发明公开了一种混合储能系统及其控制方法与控制装置，系统包括：第一储能装置与第一变换器的第一端连接，第一变换器的第二端通过第一开关与所述第二储能装置的第一端连接，第一变换器的第三端通过所述第二开关与负载连接，第二储能装置的第二端与负载连接，依据这种拓扑结构将现有技术中锂离子电池与超级电容混合储能系统的交流侧并联和直流侧并联两种拓扑结构相结合，通过切换系统的运行模式，以使得在不同负载情况下，系统拓扑效率最优。

技术领域

本发明涉及新能源并网运行与控制领域，具体涉及一种混合储能系统及其控制方法与控制装置。

背景技术

目前混合储能系统拓扑可分为被动混合储能系统拓扑和主动混合储能系统拓扑两种。被动混合储能系统拓扑是燃料电池和辅助电源直接接到母线上，该拓扑灵活性较差，动力源的输出电压等级要求严格。主动混合储能系统拓扑可分为直流侧并联和交流侧并联两种，直流侧并联蓄电池接DC-DC变换器，超级电容直接并联在直流母线上，交流侧并联拓扑是超级电容和蓄电池分别通过两个DC-AC变流器在交流侧并联。

现有的混合储能拓扑结构存在着控制灵活性、电池输出电压要求、系统高性能运行、成本等重要因素无法兼得的问题；此外，以往的研究把变换器控制复杂度、混合供电系统应用场合等作为拓扑选择的标准，并缺乏对整体拓扑结构的分析研究，较少研究将拓扑效率视为主要标准。而已有研究仅发现，通过数学分析对比现有锂离子电池与超级电容混合储能系统的交流侧并联和直流侧并联两种拓扑结构在不同负载情况下的效率，发现拓扑效率优势受负载功率分布的影响，两种拓扑结构的效率均分别在不同超级电容输出功率范围内比对方更优，而未研究如何实现维持实时拓扑效率最优。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的现有锂离子电池与超级电容混合储能系统的交流侧并联和直流侧并联两种拓扑结构在不同负载情况下的效率受负载功率分布的影响的缺陷，从而提供一种混合储能系统及其控制方法与控制装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种混合储能系统，包括：第一储能装置、第二储能装置、第一开关、第二开关、第一变换器、第二变换器，其中，第一储能装置与第一变换器的第一端连接，第一变换器的第二端通过第一开关与第二储能装置的第一端连接，第一变换器的第三端通过第二开关与负载连接，第二储能装置的第二端与负载连接。

在一实施例中，第一储能装置为锂离子电池。

在一实施例中，第二储能装置为超级电容。

第二方面，本发明实施例提供一种混合储能系统的控制方法，基于第一方面的混合储能系统，控制方法包括：初始化混合储能系统参数，计算混合储能系统的拓扑效率初始值；实时监测第二储能装置为负载提供的功率，并根据第二储能装置为负载提供的功率、临界功率，切换混合储能系统的运行模式；计算混合储能系统的拓扑效率当前值，判断拓扑效率当前值是否大于拓扑效率初始值；当拓扑效率当前值大于拓扑效率初始值时，则保持混合储能系统的当前的运行模式，否则返回“实时监测第二储能装置为负载提供的功率，并根据第二储能装置为负载提供的功率、临界功率，切换混合储能系统的运行模式”的步骤，直到拓扑效率当前值大于拓扑效率初始值。

在一实施例中，混合储能系统的运行模式包括两种，其中，模式一为第一开关闭合、第二开关断开，模式二为第二开关闭合、第一开关断开。

在一实施例中，计算混合储能系统的拓扑效率初始值的过程，包括：实时监测负载的反馈功率与消耗功率、锂离子电池输出功率；根据负载的反馈功率与消耗功率计算负载侧再生比；根据负载的消耗功率、锂离子电池输出功率以及负载侧再生比，计算混合储能系统的拓扑效率初始值。

在一实施例中，混合储能系统在模式一下的拓扑效率及在模式二下的拓扑效率相等时，第二储能模块为负载提供的功率为临界功率。