[发明专利]独立光伏混合储能系统能量控制方法

摘要

本发明公开了一种独立光伏混合储能系统能量控制方法，涉及光伏发电微电网储能系统技术领域，此混合储能系统包括蓄电池、超级电容器、光伏发电单元直流母线以及直流负载，蓄电池和超级电容器通过各自的双向DC/DC变换器并联连接于直流母线上，光伏发电单元通过BOOST变换器连接于直流母线上，采集数据后通过能量控制处理器计算混合储能系统应承担功率，再将此功率通过一阶低通滤波器，并经过限值控制方法，根据不同区间的限值控制方法，使混合储能系统在不同的控制条件下，实现蓄电池和超级电容器的功率分配，维持直流母线的稳定，有效平抑了光伏输出功率波动，维持系统内功率平衡，同时在一定程度上优化了储能设备的工作过程，延长了储能设备的使用周期。

主权项

1.一种独立光伏混合储能系统能量控制方法，其特征在于：一个独立光伏混合储能系统，包括蓄电池、超级电容器、光伏发电单元、直流母线以及直流负载，所述蓄电池和超级电容器分别通过各自的双向DC/DC变换器连接于直流母线，所述光伏发电单元通过BOOST变换器连接于直流母线；所述双向DC/DC变换器与所述BOOST变换器均由能量控制处理器控制，该光伏混合储能系统能量控制方法包括以下步骤：一、计算混合储能系统承担功率P_HESS：①采集直流母线电压u_dc，C_dc为已知固定直流储能电容，应用上位机计算维持母线电压稳定所需功率P_dc：②应用上位机采集直流负载功率P_load，应用光伏发电单元两端的电压电流检测模块采集光伏发电功率P_pv；③将采集到的功率数据输入能量控制处理器，计算储能系统承担功率P_HESS，P_HESS＝P_dc+P_load‑P_pv二、根据计算得出的P_HESS来分配蓄电池与超级电容器的功率：①由于P_HESS＝P_bat+P_sc，P_bat表示蓄电池吸收/释放功率；P_sc表示为超级电容器吸收/释放功率；将功率P_HESS经过能量控制处理器的一阶低通滤波器，得到蓄电池和超级电容器的参考功率分别为：其中，s为微分算子；T为滤波时间常数；②通过蓄电池和超级电容器各自两端的电压电流检测模块采集荷电值SOC，输入能量控制处理器，根据二者的SOC进行限值控制，得到蓄电池和超级电容器的功率分配方式，其中SOC_sc表示超级电容器的实际荷电值，SOC_bat表示蓄电池的实际荷电值；SOC_{sc_high}、SOC_{sc_low}表示超级电容器的过度充电警戒值和过度放电警戒值；SOC_{sc_max}、SOC_{sc_min}分别表示超级电容器荷电状态的上限与下限；SOC_{bat_max}、SOC_{bat_min}分别表示蓄电池荷电状态的上限与下限，设定T₀为初始滤波时间常数，T₀由需要平抑的光伏波动频率决定，ΔT为滤波时间常数T的增量，经过限值管理后的滤波时间常数为T＝T₀+ΔT；设定T_d为ΔT最大变化范围，0＜T_d≤T₀，ΔT的控制如下：a.当SOC_sc＜SOC_{sc_min}时，超级电容器限制放电，只允许充电，若P_{sc_ref}＜0，则ΔT＝T_d；若P_{sc_ref}＞0，禁止超级电容器放电，由蓄电池承担所有输出功率，即P_{bat_ref}＝P_HESS；b.当SOC_{sc_min}＜SOC_sc＜SOC_{sc_low}时，使超级电容器减少放电量，增加充电量，减缓超级电容器SOC_sc的下降；若P_{sc_ref}＜0，则若P_{sc_ref}＞0，则c.当SOC_{sc_low}＜SOC_sc＜SOC_{sc_high}时，超级电容器与蓄电池的输出不做调整，即ΔT＝0；d.当SOC_{sc_high}＜SOC_sc＜SOC_{sc_max}时，使超级电容器增加放电量，减少充电量，减缓超级电容器SOC_sc的上升；若P_{sc_ref}＜0，则若P_{sc_ref}＞0，则e.当SOC_sc＞SOC_{sc_max}时，超级电容器限制充电，只允许放电，若P_{sc_ref}＜0，禁止超级电容器充电，由蓄电池承担所有吸收功率，即P_{bat_ref}＝P_HESS；若P_{sc_ref}＞0，则ΔT＝T_d；f.当蓄电池充电至SOC_bat＞SOC_{bat_max}时，光伏发电单元通过BOOST变换器的输出功率由MPPT模式进入恒压模式，对蓄电池进行浮充；g.当蓄电池放电至SOC_bat＜SOC_{bat_min}时，减少负载，使负载功率与光伏发电单元通过BOOST变换器的输出功率相匹配，光伏发电单元的功率输出为MPPT模式；对储能系统进行限制放电，蓄电池停止工作，超级电容器也停止工作。