[发明专利]基于复合储能的能量管控优化方法

摘要

本发明所采用的复合储能系统由超级电容器和蓄电池组成，超级电容器和蓄电池组成的复合储能兼具功率型和能量型特点，其组合使用可以有效减少蓄电池充放电次数，并且能提高储能系统的利用率，配合复合储能的能量管控优化方法，通过低通滤波器分配复合储能的总功率，使超级电容器和蓄电池分别承担波动功率中的高频分量和低频分量，通过对蓄电池的双向DC/DC1变换器恒功率控制和超级电容器的双向DC/DC2变换器恒母线电压控制，以及双向DC/AC变换器的控制策略，降低配电网的网损，提高新能源的利用效率，有效平抑微电网并网时的功率波动，提高区域电网的电能质量；离网状态下，保证微电网系统的电压、频率稳定，快速补偿并/离网切换时产生的功率差额。

主权项

一种基于复合储能的能量管控优化方法，应用于含复合储能的微电网，所述含复合储能的微电网包括复合储能系统、并网变流器、LC滤波器、光伏发电系统、风力发电系统；所述复合储能系统采用超级电容器和蓄电池通过功率变换器并联的复合储能，所述蓄电池通过双向DC/DC1变换器连接于直流母线；所述超级电容器通过双向DC/DC2变换器连接于直流母线；所述蓄电池与超级电容器为并联方式；所述双向DC/DC变换器为非隔离型双向Buck‑Boost变换器；所述并网变流器为双向DC/AC变换器；所述LC滤波器为无源滤波器，由电感L、电容C组成；其特征在于：所述能量管控优化方法的原则是依据超级电容的剩余容量情况优先响应进行充放电，从而降低蓄电池的超倍率以及循环次数，减少蓄电池容量配置，在超级电容器遵循优先充放电的能量管理规则下，依据超级电容器端电压Usc大小选择其工作状态，设置超级电容器的工作电压下限Usc_down、上限Usc_up，[Usc_opt_down,Usc_opt_up]是超级电容器的最优工作区间，方法主要步骤：(1)根据所检测的风光实际输出总功率与系统设定的目标功率进行比较，当风光实际输出总功率大于目标功率时，储能系统需要存储多余的能量，当风光实际输出总功率小于目标功率时，储能系统需要释放能量补偿差额，复合储能的总存储功率或总释放功率均采用PHess表示；(2)若风光实际输出总功率大于目标功率时，储能系统需要存储多余的能量，即由超级电容器和蓄电池组成的储能系统进行充电，需要根据超级电容器的端电压选择不同的工作状态：1)若Usc≤Usc_opt_down，逻辑信号w2＝0、w4＝1，其中w2、w4是根据超级电容电容器端电压得出的，w2表示蓄电池的逻辑信号，w4表示超级电容器的逻辑信号，双向DC/DC1变换器切除蓄电池，即蓄电池参考功率Pbat_ref＝0，双向DC/DC2变换器控制超级电容器单独工作吸收PHess；2)若Usc_opt_down＜Usc＜Usc_opt_up，逻辑信号w2＝1、w4＝1，超级电容器端电压Usc处于最优工作范围，通过低通滤波在各储能元件间合理分配PHess，控制DC/DC1、DC/DC2使蓄电池和超级电容器共同承担功率波动，Pbat_ref＝Pbat_pre，Psc_ref＝PHess‑Pbat_ref，其中Pbat_pre为低通滤波得到的蓄电池功率，Psc_ref为超级电容器的参考功率；3)若Usc_opt_up≤Usc＜Usc_up，逻辑信号w2＝1、w4＝1，双向DC/DC2变换器控制超级电容器少充电，双向DC/DC1变换器控制蓄电池多充电，此时减小低通滤波时间常数T，即T＝Tnomal‑ΔT；4)若Usc≥Usc_up，逻辑信号w2＝1、w4＝0，双向DC/DC2变换器切除超级电容器，只由蓄电池吸收能量，直到蓄电池达到极限，然后双向DC/DC1变换器切除蓄电池；(3)若风光实际输出总功率小于目标功率时，储能系统需要释放能量补偿差额，即由超级电容器和蓄电池组成的储能系统进行放电，需要根据超级电容器的端电压选择不同的工作状态：1)若Usc≥Usc_opt_up，逻辑信号w1＝0，w3＝1，其中w1、w3是根据超级电容电容器端电压得出的，w1表示蓄电池的逻辑信号，w3表示超级电容器的逻辑信号，双向DC/DC1变换器控制切除蓄电池，即蓄电池参考功率Pbat_ref＝0，双向DC/DC2变换器控制超级电容器独立承担放电功率PHess；2)若Usc_opt_down＜Usc＜Usc_opt_up，逻辑信号w1＝1，w3＝1，超级电容器端电压Usc处于最优工作范围，通过低通滤波在各储能元件间合理分配PHess，控制双向DC/DC1变换器、双向DC/DC2变换器使蓄电池和超级电容器共同承担功率波动，Pbat_ref＝Pbat_pre，Psc_ref＝PHess‑Pbat_ref；3)若Usc_down＜Usc≤Usc_opt_down，逻辑信号w1＝1，w3＝1，双向DC/DC2变换器控制超级电容器少放电，双向DC/DC1变换器控制蓄电池多放电，此时减小低通滤波时间常数T，即T＝Tnomal‑ΔT；4)若Usc≤Usc_down，逻辑信号w1＝1，w3＝0，双向DC/DC2变换器切除超级电容器，只能蓄电池释放能量，直到蓄电池达到极限，然后双向DC/DC1变换器切除蓄电池。