發(fā)明專利｜一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法

2017-11-03 14:41:39 北極星智能電網(wǎng)在線　點擊量：評論 (0)

摘要：本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法，包括步驟：1)建立微電網(wǎng)系統(tǒng)，配置儲能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負(fù)荷有功功率與間歇性電源最大發(fā)電有

微電網(wǎng)控制的目的是在保證電網(wǎng)穩(wěn)定供電的前提下，提高可再生能源的利用率，保證微電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)配合，既可以利用分布式電源的可再生能源，又可以為電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)荷提供可靠的電能，甚至在傳統(tǒng)大電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，多個微電網(wǎng)之間、微電網(wǎng)內(nèi)部仍然可以可靠供電，并為大電網(wǎng)的啟動提供必要的條件。典型的微電網(wǎng)群結(jié)構(gòu)如圖1所示。然而，微電網(wǎng)內(nèi)部元件眾多復(fù)雜，常見的分布式電源如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電等，其特性和運行方式各不相同，控制方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)又多種多樣。例如微電網(wǎng)的類型包括直流匯流模式、交流匯流模式、集中控制模式、分散控制模式，典型的微電網(wǎng)內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。

微電網(wǎng)與其他電網(wǎng)之間，以及微電網(wǎng)與其他微電網(wǎng)之間，往往通過聯(lián)絡(luò)線連接，他們之間是一種弱耦合的關(guān)系，往往通過控制聯(lián)絡(luò)線的開閉和聯(lián)絡(luò)線的功率流動來彼此支持。

微電網(wǎng)控制的核心在于儲能系統(tǒng)的控制，儲能系統(tǒng)為電網(wǎng)提供可靠的頻率和電壓支撐，可以靈活根據(jù)系統(tǒng)的狀況調(diào)節(jié)功率平衡，提高穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。然而儲能電池本身的控制模式也受到其自身性能的影響和制約，本專利申請?zhí)峁┮环N微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法，包括步驟：1)建立微電網(wǎng)系統(tǒng)，配置儲能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負(fù)荷有功功率與間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差;3)如果負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差大于零，則儲能電池工作在放電模式;如果負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間

的功率差小于零，則儲能電池工作在充電模式，并根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;4)根據(jù)儲能電池充放電狀態(tài)下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。

具體的，配置儲能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù)，包括將負(fù)荷分為重要負(fù)荷和可控負(fù)荷，負(fù)荷有功功率為重要負(fù)荷和可控負(fù)荷的功率之和。

當(dāng)所述功率差大于零時，則儲能電池工作在放電模式，并且，當(dāng)儲能電池容量SOC<SOCMIN時，切除可控負(fù)荷，只為重要負(fù)荷供電，其中SOCMIN取值為0.5-0.6

當(dāng)負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差小于零時，則儲能電池工作在充電模式。在儲能電池充電過程中，儲能電池的空載電壓不容易測量，儲能電池的內(nèi)阻也容易變化，不同于傳統(tǒng)的根據(jù)充電電壓確定儲能電池充電階段的方法，儲能電池荷電電量SOC可以通過電量積分法比較容易的測量，一般儲能電池電壓與儲能電池荷電量SOC具有相對穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系，因此，可以根據(jù)儲能電池荷電電量SOC合理劃分充電階段。

根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段，包括將儲能電池的充電階段分為恒流快速充電階段、恒壓充電階段和浮動充電階段，當(dāng)SOCMIN<SOC<SOC1儲能電池處于恒流快速充電階段;當(dāng)SOC1<SOC<SOC2時，儲能電池處于恒壓充電階段，當(dāng)SOC2<SOC<SOC3時，儲能電池處于浮動充電階段；其中，SOC1取值為0.6-0.7，SOC2取值為0.7-0.9，SOC3取值為0.9-1.0。

實際中，儲能電池的充電階段還包括儲能電池去極化階段，也即均衡充電階段。采用定時去極化的方法，在一天中的某一固定時段對儲能電池進(jìn)行均衡充電，以消除儲能電池單體之間電壓、容量的不均衡現(xiàn)象。儲能電池單體之間的不均衡隨著使用時間的延長逐級嚴(yán)重，單體之間的不均衡影響儲能電池的充放電深度和測量準(zhǔn)確度，采用較大的電壓在某一時間段對電池進(jìn)行均衡充電，將降低儲能電池單體之間的不均衡，防止儲能電池極化，本實施例中采用儲能電池額定電壓的1.3倍作為儲能電池均衡充電電壓。在均衡充電的模式下，仍然可以通過與聯(lián)絡(luò)線之間的功率流動來補償間歇性電源充電時不穩(wěn)定的情況，聯(lián)絡(luò)線功率PLEM滿足儲能電池穩(wěn)定的均衡充電模式下的功率，充電功率不再隨著間歇性電源的發(fā)電功率隨機變化，并且并不影響間歇性可再生能源的利用效率。

當(dāng)儲能電池工作在放電模式時，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當(dāng)儲能電池工作在充電模式時，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式或者恒功率控制模式。

具體地，當(dāng)儲能電池工作在充電模式，且所述功率差小于儲能電池所需的充電功率時，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當(dāng)儲能電池工作在充電模式，且所述功率差大于儲能電池所需的充電功率時，間歇性電源工作在恒功率控制模式。在充電模式下，可能存在上述功率差大于儲能電池所需的充電功率的情況，甚至上述功率差大于儲能電池所需的充電功率與聯(lián)絡(luò)線最大功率之和，這種情況下微電網(wǎng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重的發(fā)電功率盈余，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，例如系統(tǒng)的頻率和電壓越上限，此時間歇性電源工作在恒功率控制模式，以降低其發(fā)電功率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制;盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。