一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，所述方法通過功率采集模塊實(shí)時(shí)采集間歇式電源的輸出功率P；具體步驟為：1、獲取間歇式電源的平抑目標(biāo)功率Pg(k)；2、分析混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率值和荷電狀態(tài)SOC；3、依據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率值和荷電狀態(tài)對(duì)輸出功率P進(jìn)行平抑。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，能夠?qū)β什▌?dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單高效的平抑處理，提高間歇式電源發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，具體涉及一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]來自能源、環(huán)境的壓力使得可再生能源發(fā)電得到了越來越多的應(yīng)用?？稍偕茉窗l(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)，研究表明，并網(wǎng)運(yùn)行的可再生能源等間歇性電源對(duì)電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等多方面造成沖擊和影響。因此，通過再用間歇式電源的自我調(diào)節(jié)，使并網(wǎng)功率波動(dòng)等參數(shù)滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。但是，間歇式電源輸出功率呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)性，給電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定挑戰(zhàn)，且使得間歇式電源發(fā)電電能嚴(yán)重浪費(fèi)，影響間歇式電源的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]由于儲(chǔ)能系統(tǒng)由于能夠?qū)崿F(xiàn)電能的時(shí)空轉(zhuǎn)移，將其應(yīng)用在間歇式電源發(fā)電過程中，能夠有效解決間歇式電源的隨機(jī)性和波動(dòng)性問題。儲(chǔ)能系統(tǒng)包括能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)和功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)；能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池儲(chǔ)能、抽水儲(chǔ)能等，具有較高的能量密度，但循環(huán)壽命較短，不適于頻繁的充放電轉(zhuǎn)換；功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等，具有功率密度大、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，但其容量相對(duì)較小?；旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)為功率型-能量型儲(chǔ)能介質(zhì)構(gòu)成的儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有很好的互補(bǔ)性，集成了循環(huán)次數(shù)高、功率密度高和容量大等優(yōu)點(diǎn)，解決了單獨(dú)使用功率型或能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)受能量密度和運(yùn)行壽命等因素制約的問題，能夠有效平抑間歇式電源功率的波動(dòng)。
[0004]其次，利用低通濾波器分解間歇式電源功率信號(hào)獲取平抑目標(biāo)功率及儲(chǔ)能充放電功率的方法已被廣泛采用，如申請(qǐng)?zhí)枮?01210478988.3，名稱為“利用復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)平抑風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)的方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種通過對(duì)低通濾波器濾波時(shí)間常數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化從而有效平抑了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率波動(dòng)的方法，但是該方法中低通濾波器時(shí)間常數(shù)的確定及優(yōu)化主要依據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)，而非從數(shù)據(jù)本身的細(xì)節(jié)特征及不同類型儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體性能特點(diǎn)出發(fā)，有一定局限性。
[0005]綜上，提供一種能夠簡(jiǎn)單、高效平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，所述方法通過功率采集模塊實(shí)時(shí)采集所述間歇式電源的輸出功率P;所述方法包括下述步驟:
[0007]步驟1:獲取所述間歇式電源的平抑目標(biāo)功率Pg (k)；
[0008]步驟2:分析所述混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率值和荷電狀態(tài)SOC ；以及
[0009]步驟3:對(duì)所述輸出功率P進(jìn)行平抑。[0010]優(yōu)選的，所述步驟I中對(duì)所述輸出功率P進(jìn)行快速傅里葉變換后通過小波包分解方法獲取所述平抑目標(biāo)功率Pg (k);將所述輸出功率P的頻域信號(hào)分解為個(gè)η = 2N頻段，N為
小波包分解的層數(shù)；第N層的η個(gè)所述頻段的k時(shí)段的功率分量值分別為P1 (k)、P2 (k).....Pnl(k)、Pnl+1(k)、Pnl+2(k).....Pn(k)，第I個(gè)所述頻段的頻率范圍與所述頻域信號(hào)的低頻段
的頻率范圍相同，所述時(shí)段長(zhǎng)度為At;所述平抑目標(biāo)功率PgGO=P1GO ；
[0011]優(yōu)選的，所述混合儲(chǔ)能系統(tǒng)包括功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)和能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)4時(shí)段的功率型儲(chǔ)能功率 Pp (k) =- (Pnl+1 (k) +Pnl+2 (k) +...+Pn (k))；能量型儲(chǔ)能功率 Pe (k) =- (P2 (k) +P3 (k)+...+Pnl (k))；
[0012]優(yōu)選的，對(duì)所述功率型儲(chǔ)能功率Pp (k)分析包括:
[0013]步驟2-1:將所述|P(k)-Pg(k_l) I與閾值S進(jìn)行比較，所述P (k)為k時(shí)段所述間歇式電源的輸出功率:
[0014]當(dāng)|P(k)-Pg(k-l) I ( S時(shí)，則所述功率型儲(chǔ)能功率Pp (k) = O、所述能量型儲(chǔ)能功率Pe (k) = O、所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)
【權(quán)利要求】
1.一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述方法通過功率采集模塊實(shí)時(shí)采集所述間歇式電源的輸出功率P ;所述方法包括下述步驟: 步驟1:獲取所述間歇式電源的平抑目標(biāo)功率Pg(k)； 步驟2:分析所述混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率值和荷電狀態(tài)SOC ;以及 步驟3:對(duì)所述輸出功率P進(jìn)行平抑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟I中對(duì)所述輸出功率P進(jìn)行快速傅里葉變換后通過小波包分解方法獲取所述平抑目標(biāo)功率Pg(k);將所述輸出功率P的頻域信號(hào)分解為個(gè)η = 2N頻段，N為小波包分解的層數(shù)；第N層的η個(gè)所述頻段的k時(shí)段的功率分量值分別為P1G^P2G0.....Pnl (k)、Pnl+1 (k)、Pnl+2(k).....Pn(k)，第I個(gè)所述頻段的頻率范圍與所述頻域信號(hào)的低頻段的頻率范圍相同，所述時(shí)段長(zhǎng)度為At;所述平抑目標(biāo)功率PgGO=P1GOtj
3.如權(quán)利要求1所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述混合儲(chǔ)能系統(tǒng)包括功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)和能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)；k時(shí)段的功率型儲(chǔ)能功率 Pp (k) =- (Pnl+1 (k) +Pnl+2 (k) +...+Pn (k))；能量型儲(chǔ)能功率 Pe (k) =- (P2 (k) +P3 (k) +...+Pnl(k))。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，對(duì)所述功率型儲(chǔ)能功率Pp (k)分析包括: 步驟2-1:將所述|P(k)-Pg(k-l) I與閾值S進(jìn)行比較，所述P (k)為k時(shí)段所述間歇式電源的輸出功率: 當(dāng)|P(k)-Pg(k-l)1( S時(shí)，則所述功率型儲(chǔ)能功率Pp (k) = O、所述能量型儲(chǔ)能功率Pe (k) = O、所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)Swr,, OU = Sswv(j1-1)、所述能量型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)Ss(x、+ (k) = (k-1); 當(dāng)|P(k)-Pg(k-l)1 > S時(shí)，對(duì)所述功率型儲(chǔ)能功率Pp(k)進(jìn)行越限判斷: 若|PP(k) 1 < Ppmax時(shí)，不調(diào)整所述Pp (k)和所述Pe (k)；
若 |Pp(k) 1≥ Ppmax,且 Pp(k) > O 時(shí)，所述 Pp(k) = Ppmax，Λ P=Pp(k)-Ppmax，則 Pe (k)=Pe(k) + AP ；
若 |pp(k)| SPpmax，且 Pp(k) < O 時(shí)，所述 Pp(k) =-Ppmax，則 ΛP=PpGO+Ppmax，Pe(k)=Pe(k) + AP ； 步驟2-2:對(duì)所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)(幻進(jìn)行模糊自適應(yīng)控制，獲得待平抑的功率型儲(chǔ)能功率Ptjp (k) = Kp (k) XPfp (k)和能量型儲(chǔ)能功率Ptre (k)=Pe(k)+Pfp(k) X (1-KpGO);所述模糊自適應(yīng)控制器的輸入信號(hào)分別為所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)k-Ι時(shí)段的荷電狀態(tài)&P-1_k時(shí)段的荷電狀態(tài)變化量久? ,#) 1 Kp (k)為模糊自適應(yīng)控制器輸出的功率調(diào)節(jié)系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)Ss0Cfi(A)和荷電狀態(tài)變化量Pwxp(I)的獲取方法為: 若Ssoctm - ^SOCp (^)- ^SOCllma *則不調(diào)整所述荷電狀態(tài)(人-)，所述荷電狀態(tài)變化量
6.如權(quán)利要求4所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟2-2中對(duì)所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行模糊自適應(yīng)控制后重新計(jì)算所述功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)5?'?(U，得到最終輸出的功率型儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)Ssociv (I).若
7.如權(quán)利要求4所述的一種平抑間歇式電源功率波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于，獲取最終輸出的所述能量型儲(chǔ)能功率Ptre (k)和荷電狀態(tài)m I 對(duì)所述能量型儲(chǔ)能功率PtreGO進(jìn)行越限判斷:
若 I PtreGO I < Pemax 時(shí)，所述 pTO(k)不變；
若 I Poe (k) I≥ Pemax,且 Poe (k) > O 時(shí)，所述 Poe (k) = Pemax ；
若 |Poe(k) I ≥ Pemax，且 PQe (k) < O 時(shí)，所述 PQe (k) = -Pemax ； 對(duì)所述能量型儲(chǔ)能功率的荷電狀態(tài)&?;(幻進(jìn)行越限判斷:

【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103580045SQ201310553573
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李建林, 吳振威, 馬會(huì)萌, 惠東 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院