[发明专利]一种光伏发电微网系统混合储能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电微网系统，尤其涉及一种光伏发电微网系统混合储能控制方法。

背景技术

风能、太阳能等可再生能源具有间歇性、随机性的特点，微电网负荷具有持续波动性。为了保证微电网系统稳定、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量较好，需要在微电网系统中配置一定容量的储能装置，快速调节系统有功、无功功率输出，抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动，改善系统输出电能质量，提高系统的可靠性和稳定性。

目前，微电网系统储能装置的种类有很多。铅酸蓄电池可满足可再生能源发电对能量密度的要求，但难以满足系统动态响应性能要求。超级电容功率密度高，但其能量密度较低。微电网系统中的储能部分可采用超级电容和蓄电池组成的混合储能系统。

当储能单元通过变换器与外部电网连接时，变换器的控制性能直接影响系统直流母线电压的稳定。对超级电容采用直接功率控制可更好的抑制直流母线电压波动。

发明内容

为了克服混合储能方式在光伏发电微网系统应用中的难题，本发明提出一种光伏发电微网系统混合储能控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制方法。当光伏发电并网系统的能量管理可以采用功率分配型控制方法时，直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制，通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定。

光伏发电微网系统混合储能控制方法包括双向DCDC变流器、功率分配和混合储能控制三个部分。

所述双向DCDC变流器，蓄电池和超级电容分别通过双向DC-DC 变流器与直流母线连接。

所述功率分配直流母线电压平衡由发电单元和储能单元共同控制。

所述混合储能控制利用蓄电池和超级电容充放电互补特性平抑负载突变时对直流母线造成的冲击。

本发明的有益效果是：能够保证光伏发电微电网系统在并网过程中，快速消除交流侧有功功率突变以及直流负载功率突变带来的影响，保证系统稳定运行且光伏阵列输出功率最大。采用储能装置维持直流母线电压稳定，使得逆变器能够按照电网功率需求发出相应的有功功率和无功功率，为并网运行提供了保障。蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点，通过控制蓄电池吸收或释放低频功率，超级电容吸收或释放高频功率，可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。

附图说明

图1为系统结构图。

图2为混合储能系统图。

图3为储能系统控制图。

具体实施方式

图1中，光伏阵列、蓄电池和超级电容通过双向直流/直流(direct current/direct current，DC/DC)变换器接入150 V直流母线，采用直流/交流(direct current/ alternating current，DC/AC)变流器将直流微电网系统接入交流电网，并对本地负载进行供电。光伏阵列工作在最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)模式，直流母线上接有直流负载；逆变单元主要由三相逆变器和LC 滤波器组成，实现并网或孤岛运行。

图2中，利用蓄电池和超级电容充放电互补特性平抑负载突变时对直流母线造成的冲击，蓄电池和超级电容分别通过双向DC-DC变流器与直流母线连接。其中：U_bat为蓄电池电压；I_bat为蓄电池输出电流；L_bat为蓄电池回路电感；U_sc为超级电容电压；I_sc为超级电容输出电流；L_sc为超级电容回路电感；C_dc为输出电容；U_dc为直流母线输出电压。

超级电容恒流充电和恒流放电的变流器控制策略与蓄电池完全相同。