本發(fā)明涉及一種混合儲能系統(tǒng)，尤其涉及一種混合儲能系統(tǒng)能量管理方法。

背景技術：

隨著光伏發(fā)電、風力發(fā)電等可再生能源發(fā)電裝機容量的不斷增加，其輸出功率波動對傳統(tǒng)電網(wǎng)電能質(zhì)量與安全穩(wěn)定的影響越來越受到重視。儲能裝置雖然可在一定程度上起到抑制可再生能源輸出功率波動的作用，但是單一儲能裝置很難同時滿足功率與能量兩方面的要求，因此提出利用超級電容與電池組成混合儲能系統(tǒng)。該混合儲能系統(tǒng)同時具有超級電容功率密度大和電池能量密度高的優(yōu)點，有效地發(fā)揮了各個儲能裝置的互補特性。

儲能作為一種能量緩沖裝置，可以有效抑制可再生能源輸出功率的波動。利用超級電容器功率密度高和循環(huán)壽命長的優(yōu)點，通過雙向DCDC變換器的多滯環(huán)控制，優(yōu)化了蓄電池的充放電過程，延長了其使用壽命。根據(jù)功率及儲能元件的荷電狀態(tài)，在雙層控制模型下依次檢索預置的專家信息庫，得到充放電控制器相應的控制算法，簡化了風電功率多種波動狀態(tài)下的控制邏輯，縮短了控制時間。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服能量達到最大最小限值而退出運行難題，本發(fā)明提出一種混合儲能系統(tǒng)能量管理方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：在平滑控制與傳統(tǒng)限值管理的基礎上，提出了一種新的能量管理方法，該方法根據(jù)超級電容的剩余容量與充放電狀態(tài)，對超級電容與電池的充放電功率進行修正，以避免其能量達到最大最小限值而退出運行。該方法使混合儲能在充分抑制可再生能源輸出功率波動的同時，維持其正常運行并避免過充放電。

混合儲能系統(tǒng)能量管理方法包括：混合儲能系統(tǒng)、平滑控制和超級電容端電壓預先控制三個部分。

所述混合儲能系統(tǒng)由兩個DCDC、DCAC、超級電容和蓄電池組成，并從電網(wǎng)獲得能量。

所述平滑控制利用電池與超級電容對可再生能源輸出功率中不同頻段的波動成分進行補償，以達到平滑其輸出的目的。

所述超級電容端電壓預先控制是當超級電容端電壓過高或過低而導致其充放電功率不能滿足要求時，由電池來承擔相應的充放電功率差額。

本發(fā)明的有益效果是：分別利用超級電容和電池補償可再生能源輸出功率波動的高頻分量與中低頻分量；在傳統(tǒng)限值管理的基礎上，引入超級電容端電壓預先控制，根據(jù)超級電容的剩余容量與充放電狀態(tài)對超級電容和電池的輸出功率進行修正，以防止超級電容因端電壓達到上下限而停止工作。

附圖說明

圖1 混合儲能系統(tǒng)。

圖2 平滑控制。

圖3 混合儲能系統(tǒng)能量管理。

具體實施方案

圖1中，超級電容與電池通過各自的DCDC變換器連接到直流母線上，再通過統(tǒng)一的DCAC變換器連接到交流母線上，風力發(fā)電系統(tǒng)直接與交流母線相連，整個微電網(wǎng)系統(tǒng)再通過唯一的靜態(tài)開關與配電網(wǎng)相連。儲能系統(tǒng)DCAC變換器控制直流母線電壓恒定；電池與超級電容的DCDC變換器采用恒功率控制，分別跟蹤各自的功率參考指令 和 ；風力發(fā)電系統(tǒng)采用最大功率跟蹤控制。

電池與超級電容混合儲能平滑控制利用電池與超級電容對可再生能源輸出功率中不同頻段的波動成分進行補償，以達到平滑其輸出的目的。

超級電容屬于功率型儲能裝置，輸出功率變化范圍大、變化速率快且充放電循環(huán)次數(shù)多，因此，超級電容主要用來補償可再生能源輸出功率中的高頻波動分量；而電池屬于能量型儲能裝置，輸出功率變化范圍小、變化速率慢且充放電循環(huán)次數(shù)少，因此，電池主要用來補償可再生能源輸出功率中的低頻波動分量。

圖2中，風力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率 通過濾波時間常數(shù)為 的濾波器獲得聯(lián)絡線功率一次目標值，再與 相減得到超級電容輸出功率參考值相加后，通過濾波時間常數(shù)為 的濾波器，得到聯(lián)絡線功率的二次目標值，再與濾波之前的值相減得到電池輸出功率參考值 。其中，聯(lián)絡線一次目標值是指只經(jīng)超級電容補償后的聯(lián)絡線功率理想值；聯(lián)絡線二次目標值是指經(jīng)超級電容和電池補償后的聯(lián)絡線功率理想值。

圖3中，平滑控制屬于底層能量管理系統(tǒng)，而限值管理屬于上層能量管理系統(tǒng)。修正前的超級電容和電池的功率參考值； 為電池剩余能量； 和 分別為由限值管理計算出來的超級電容與電池輸出功率的修正量。