一種混合儲(chǔ)能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及一種混合儲(chǔ)能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源和電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成之一。由于風(fēng)電輸出 功率具有很強(qiáng)的波動(dòng)性、隨機(jī)性，且風(fēng)速預(yù)測(cè)存在一定的誤差，因此大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)給電 力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一系列的技術(shù)難題。
[0003] 為了更高效地利用可再生能源，在風(fēng)能資源比較豐富的環(huán)境中，采用儲(chǔ)能技術(shù)對(duì) 風(fēng)機(jī)機(jī)組輸出功率進(jìn)行調(diào)控，提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行能力；即，通過(guò)構(gòu)建風(fēng)儲(chǔ)互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā) 電，可以提高系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性，使風(fēng)電場(chǎng)效益最大化。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率進(jìn) 行出力波動(dòng)的平抑時(shí)，在綜合考慮系統(tǒng)成本、體積、重量基礎(chǔ)上，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)兼具高功率 密度、高能量密度、高循環(huán)壽命的特點(diǎn)。
[0004] 常見(jiàn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)可分為功率型和能量型。前者具有功率密度大，響應(yīng)速度快等優(yōu) 點(diǎn)，但能量密度較小，如超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等；后者具有能量密度大，但功率 響應(yīng)較慢不適于頻繁充放電，如蓄電池和抽水蓄能等。由于上述缺點(diǎn)的限制，單一種類的儲(chǔ) 能系統(tǒng)將很難滿足風(fēng)電等分布式發(fā)電與微網(wǎng)的要求，因此，必須結(jié)合兩種或更多種儲(chǔ)能設(shè) 備組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種混合儲(chǔ)能控制方法，對(duì)于超級(jí)電容（SC)和蓄電池 (Battery)組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，在二級(jí)低通濾波原理的基礎(chǔ)上，基于電池充放電功率限制 實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能平滑波動(dòng)功率控制。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種混合儲(chǔ)能控制方法，對(duì)于由混 合儲(chǔ)能和分布式電源構(gòu)成的微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行平滑波動(dòng)的功率控制；所述混合儲(chǔ)能是超級(jí)電容 和蓄電池組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)；所述分布式電源是風(fēng)電；
[0007] 所述混合儲(chǔ)能控制方法中，對(duì)分布式電源輸出功率進(jìn)行傅里葉變換，得到功率波 動(dòng)頻譜圖；基于功率波動(dòng)頻譜圖，通過(guò)低通濾波來(lái)確定超級(jí)電容和蓄電池各自的功率，作為 儲(chǔ)能系統(tǒng)恒功率控制的參考值；
[0008] 通過(guò)超級(jí)電容的功率來(lái)補(bǔ)償波動(dòng)頻率大但幅值小的分量，通過(guò)蓄電池的功率來(lái)補(bǔ) 償波動(dòng)頻率小但幅值大的分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸出功率的平滑控制。
[0009] 優(yōu)選地，以儲(chǔ)能放電功率為正，充電功率為負(fù)，得到微網(wǎng)系統(tǒng)的變量關(guān)系如下：
[0010] PE= P Iine-Pw
[0011] 其中：PE為儲(chǔ)能輸出功率；P lira為并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率；Pw為風(fēng)電輸出功率。
[0012] 優(yōu)選地，所述混合儲(chǔ)能控制方法基于功率波動(dòng)頻譜圖進(jìn)行二階低通濾波，結(jié)合分 布式電源并網(wǎng)功率波動(dòng)要求和混合儲(chǔ)能配置的容量，確定超級(jí)電容和蓄電池分別需要平抑 的波動(dòng)頻率段，從而確定二階低通濾波對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)，得到超級(jí)電容和蓄電池各自輸出 的參考功率。
[0013] 優(yōu)選地，超級(jí)電容和電池的參考功率分別為：
[0016] 其中，P#分布式電源總的出力，時(shí)間常數(shù)T sc、Tbat分別與超級(jí)電容和蓄電池在功 率波動(dòng)頻譜圖中的截止頻率fsc、f bat相對(duì)應(yīng)；并且，T sc< Tbat，fsc< fbat。
[0017] 優(yōu)選地，所述混合儲(chǔ)能控制方法中，在蓄電池的SOC達(dá)到設(shè)定的限值時(shí)，禁止其充 放電；而在蓄電池的SOC未達(dá)到設(shè)定的限值時(shí)，根據(jù)蓄電池的額定功率和容量將其充放電 功率限制在設(shè)定范圍內(nèi)。
[0018] 優(yōu)選地，所述混合儲(chǔ)能控制方法，在滿足并網(wǎng)功率波動(dòng)要求的情況下，對(duì)二級(jí)低通 濾波后得到的參考功率進(jìn)行修正，根據(jù)蓄電池充放電要求設(shè)置功率限值，超出蓄電池充放 電功率限值的部分由超級(jí)電容來(lái)補(bǔ)償。
[0019] 優(yōu)選地，對(duì)參考功率進(jìn)行修正時(shí)使用的限值管理方法，包含：
[0020] 對(duì)于正常工作區(qū)：I Pbat ref I 彡 Pbat set,則 A Pbat= 〇,相應(yīng)的 A P sc= 〇 ;
[0021] 對(duì)于放電功率越限：Pbat_ref> P bat set，則 A Pbat= P bat ref-Pbat set，相應(yīng)的 A Psc =-APbat;
[0022] 對(duì)于充電功率越限：Pbat ref< -P bat set，則 A Pbat= P bat raf+Pbat set，相應(yīng)的 A Psc =-APbat;
[0023] 其中：Pbat set為蓄電池的限值功率；P s〇、^ ^分別為修正前的超級(jí)電容和蓄電 池的參考功率；P'se_raf、P'bat_TOf分別為修正后的超級(jí)電容和蓄電池的參考功率；APsc、 A Pbat分別為修正功率，且APse=-APbat。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的一種混合儲(chǔ)能控制方法，對(duì)于超級(jí)電容和蓄電池 組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，在二級(jí)低通濾波原理的基礎(chǔ)上，基于功率波動(dòng)的頻譜圖來(lái)確定超級(jí) 電容和蓄電池的功率，作為儲(chǔ)能系統(tǒng)恒功率控制的參考值，即可達(dá)到平滑波動(dòng)的控制效果。 并且，在滿足并網(wǎng)功率波動(dòng)要求的情況下，可以對(duì)二級(jí)低通濾波后的參考功率進(jìn)一步進(jìn)行 修正，基于電池充放電功率限制實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能平滑波動(dòng)功率控制。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明所述混合儲(chǔ)能控制方法適用的風(fēng)儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明中分布式電源出力波動(dòng)的頻譜分布示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明中二階低通濾波控制示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明中考慮電池功率限制的修正控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明中提供的混合儲(chǔ)能控制方法，在進(jìn)行平滑波動(dòng)的功率控制時(shí)，由混合儲(chǔ)能 和分布式電源構(gòu)成的微網(wǎng)系統(tǒng)，如圖1所示。所述混合儲(chǔ)能可以是超級(jí)電容（SC)和蓄電池 (Battery)組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)；所述分布式電源可以是風(fēng)電。
[0030] 以儲(chǔ)能放電功率為正，充電功率為負(fù)，圖1中的變量關(guān)系如下：
[0031] PE= Pkine-Pw
[0032] 其中：PE為儲(chǔ)能輸出功率；P line為并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率；Pw為風(fēng)電輸出功率。
[0033] 其中，微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為減少風(fēng)電等間歇式分布式電源對(duì)配網(wǎng)電能質(zhì)量的影響， 要對(duì)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸出功率進(jìn)行平滑。首先對(duì)分布式電源輸出功率進(jìn)行傅里葉變換，得到功 率波動(dòng)頻譜圖。分布式電源出力波動(dòng)的頻譜分布如圖2所示。超級(jí)電容功率密度大能量密 度小，循環(huán)壽命長(zhǎng)，用來(lái)補(bǔ)償波動(dòng)頻率大但幅值小的分量，電池功率密度小能量密度大，用 來(lái)補(bǔ)償波動(dòng)頻率小但幅值較大的分量。
[0034] 基于功率波動(dòng)的頻譜圖，采用低通濾波的方法來(lái)確定超級(jí)電容和蓄電池的功率。 本例中使用圖3所示的二階低通濾波實(shí)現(xiàn)。其中，匕為分布式電源總的出力，時(shí)間常數(shù)T sc