[发明专利]一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式电源运行与控制，具体涉及一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法。

背景技术

要实现基于混合储能的分布式电源的电网友好特性，分布式电源交流侧换流器的控制策略以及混合储能的有效利用是重点需要解决的关键技术问题。

（一）分布式电源控制策略

间歇式可再生能源发电，尤其是风力发电和光伏发电，其出力具有间歇性、波动性和不可控性等特点，如果并网运行，会对电网的安全稳定带来一系列的影响。为了降低可再生能源发电并网对电网的影响，带有储能系统的可再生能源发电单元可以平抑可再生能源发电的功率波动，对分布式发电单元进行定功率控制，能够使其根据调度指令控制其输出功率。但是，随着环境和能源问题的突出，分布式电源在电网中所占的比例越来越大，为了保证电网的安全可靠运行，并网标准中对分布式电源提出的要求也越来越高，需要分布式电源具备一定的电网电压和频率支撑作用，而采用定功率控制的分布式电源还不具备此功能。

在微电网中，分布式电源的控制方法有V-F控制、P-Q控制、Droop控制三种类型，采用Droop控制的分布式电源具备一定的电网电压支撑作用，可以作为微电网的组网单元运行。但是采用Droop控制的分布式电源应用于微电网中，还存在一定的问题，如没有考虑线路的阻抗模型，不能适用于各种线路阻抗模型的微电网，不具备和常规机组之间功率均分作用等，且针对采用此种控制策略的微电源的无缝切换控制还较少见。

（二）混合储能控制技术

在带有储能系统的分布式可再生能源发电系统中，通常选用蓄电池作为储能元件，但是蓄电池作为能量型的储能元件，存在功率密度低、充放电循环次数影响其使用寿命等缺点。超级电容作为功率型储能元件，由于其功率密度高、循环寿命长、充放电效率高、无需维护等优点，正受到越来越多的关注，但是由于其能量密度较低，目前还很难实现大容量的电力储能。将蓄电池和超级电容器混合使用，应用于可再生能源发电系统，使蓄电池能量密度大和超级电容功率密度大、循环寿命长的特点相结合，会大大提升整个系统的技术性能和经济性能.

目前，已有研究人员针对混合储能应用于电动汽车、便携式电源及可再生能源领域做过一些研究，主要提出了以下几种混合储能结构：

（1）蓄电池和超级电容器直接并联。蓄电池、超级电容器的直接并联是一种最简单的混合储能结构，采用该结构，能够在负载发生波动时，大幅度的减小蓄电池在负载波动期间的最大输出电流，提高混合储能系统的最大功率输出能力，但是在该结构中，由于蓄电池组的端电压与超级电容器组的端电压被强制相等，导致超级电容器容量利用率低，在设计中对超级电容器组的串并联组合方式要求也较为严格，并且不能灵活设置蓄电池的工作过程，不能实现不同类型储能设备的高效利用。

（2）蓄电池通过DC/DC功率变换器与超级电容并联。蓄电池通过DC/DC变换器与超级电容并联，通过对功率变换器控制策略的合理设计，可实现对蓄电池组的充放电过程进行灵活管理，更好发挥超级电容器的优点，提高混合储能装置的性能，延长蓄电池的使用寿命。但是，将超级电容直接挂在直流母线上，超级电容器在充放电过程中，端电压会随着储能量的变化而变化，电压变化幅度较大，直流母线电压不稳定。

（3）超级电容器通过DC/DC变换器与蓄电池并联。为了得到稳定的直流母线电压，有文献提出将超级电容器通过DC/DC变换器与蓄电池组并联的混合储能结构，虽然在功率波动期间，直流母线电压较为稳定，但是采用此结构，同样不能实现蓄电池组输入输出能量的灵活管理，不能充分发挥各种类型储能装置的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的换流器控制方法，该分布式电源既可并入大电网运行，降低间歇性可再生能源发电并网对电网的影响，并且对电网提供电压和频率支撑；也可并入微电网，作为离网型微电网的组网单元运行，维持离网型微电网的电压和频率稳定；当外部电网发生故障时，该分布式电源还可以实现并网/孤岛的双模式切换，提高系统中重要负荷的供电可靠性。该分布式电源通过能量型和功率型储能系统配合利用，提高了整个系统技术性能和经济性能。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：优化设计分布式电源的拓扑结构；

步骤2：通过DC/DC变换器控制模式归一化模型协调控制直流供电系统；

步骤3：交流侧DC/AC换流器的电网自适应控制。