[发明专利]一种用于间歇式可再生能源发电系统的储能子系统及其控制方法

权利要求书

1.一种用于间歇式可再生能源发电系统的储能子系统，包括彼此独立的蓄电池组、双向DC电力变换装置、蓄电池充放电控制器、蓄电池状态监测装置、储能系统集中控制装置以及连接线路，其特征在于：一个蓄电池组由大量的单体蓄电池串并联组成，通过线缆连接到双向DC电力变换装置的一侧，双向DC电力变换装置包括双向直流升降压电路及其驱动电路；双向DC变换装置的另一侧通过线缆连接到直流母线；双向DC电力变换装置通过连接到蓄电池组的电压传感器、电流传感器和温度传感器采集蓄电池组的电压、电流和温度信号并进行模数转换和计算蓄电池组的荷电状态数据；蓄电池充放电控制器接收蓄电池状态监测装置提供的荷电状态数据SOC和电压电流数据，输出PWM信号控制双向DC变换电路；储能系统集中控制装置通过双向通信线路连接每一个储能单元的蓄电池充放电控制器，接收荷电状态数据和动作反馈信号，并将充放电指令信号输出至每一个储能单元的蓄电池充放电控制器。

2.一种用于间歇式可再生能源发电系统的储能子系统控制方法，其特征在于：

（1）全部蓄电池组标记为充电或放电两个属性，两个属性为互补关系，定义充电组的充电优先级序列C()，放电组的放电优先级序列D1()和D2()，D1与D2串接，组成序列D()，定义第一放电深度S1，第二放电深度S2，并满足SOC_max>S1>S2>0；

（2）检测每一个蓄电池组的开路电压V_B和最大允许电流I_B，计算各组的荷电状态数据；

（3）判断需要对储能子系统执行充电或放电动作：检测此时刻系统中发电总功率和负荷用电总功率，当总发电功率大于总负荷功率时，进行充电动作；当总发电功率小于总负荷功率时，进行放电动作；如果需要进行充电动作则执行步骤（4），如果需要进行放电动作则执行步骤（5）；

（4）对蓄电池进行充电时：

（4.1）集中控制器通过传感器采集系统中全部发电设备的输出功率和全部负荷的功率需求，计算出需要对蓄电池进行充电的功率P(t)：

P(t)＝P_G(t)-P_L(t)，

式中：P(t)为需要充电的功率，P_G(t)为全部发电设备输出的总功率，P_L(t)为全部负荷消耗的总功率；属性为充电组的蓄电池组数量为N，C()按照进入先后的原则排序，先进入充电组的蓄电池组在优先级序列中将位置靠前，C()中每一组蓄电池的最大充电功率分别对应为P(n)_max；

（4.2）当不等式P(t)≤∑P(N)_max满足时，使用循环计算的方法计算出最小的n值，n≤N，使得P(t)≤∑P(n)_max，则对序列C()中前n组进行充电动作；

（4.3）当不等式P(t)≤∑P(N)_max不满足时，则从放电组中选择SOC最低的k个组，使得P(t)≤∑P(n+k)_max满足，并且k值最小，将这k组的属性转变为充电组，并排入充电优先级序列中，当全部可充电的蓄电池组的最大充电功率之和小于P(t)时，SOC<SOC_max并且非D(1)，对全部可充电蓄电池组进行充电；

（4.4）当充电组中蓄电池组达到时SOC_max，则将其移出充电组，C()中位于其后序列的蓄电池组依次前移；

（4.5）移入充电组的蓄电池组，其充电优先级排在C()最后；

（5）对蓄电池进行放电时：

（5.1）集中控制器通过传感器采集这一时刻系统中全部发电设备的输出功率和全部负荷的功率需求，计算出蓄电池需要进行放电的功率P(t)：

P(t)＝P_L(t)-P_G(t)

式中：P(t)为需要放电的功率，P_G(t)为全部发电设备输出的总功率，P_L(t)为全部负荷消耗的总功率；属性为放电组的组数为M，放电优先级序列D1()和D2()串接为D()，D1()除D1(1)之外，按照SOC由低到高的原则排序，D2()按照SOC由高到低的原则排序，D()中每一组蓄电池的最大放电功率分别对应为P(m)_max；

（5.2）当不等式P(t)≤∑P(M)_max满足时，使用循环计算的方法找到最小的m值，n≤M，使得P(t)≤∑P(m)_max，则对D()中前m组进行放电动作；

（5.3）当不等式P(t)≤∑P(M)_max不满足时，则从充电组中选择SOC最高的j个组，使得P(t)≤∑P(m+j)_max满足，时将这j组的属性转变为放电组，并排入放电优先级序列中。当全部可放电的蓄电池组的最大充电功率之和依然不能大于等于P(t)时，SOC＞S2并且非C(1)，则同时对全部可放电蓄电池组进行放电，缺失的能量需求将不会被满足；

（5.4）当D1()中的SOC低于S1时，则将其移动至D2()中，D1中位于其后的蓄电池组依次前移；当的SOC低于S2时，则移出放电组，D2中位于其后的蓄电池组依次前移；

（5.5）移入放电组的蓄电池，如果其SOC大于S1，则其放电优先级排入D1，按照SOC从低到高的原则排序；如果其SOC小于S1并大于S2，则其放电优先级排入D2，按照SOC从高到低的原则排序。