[发明专利]一种混合储能系统能量管理方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种混合储能系统，尤其涉及一种混合储能系统能量管理方法。

背景技术

随着光伏发电、风力发电等可再生能源发电装机容量的不断增加，其输出功率波动对传统电网电能质量与安全稳定的影响越来越受到重视。储能装置虽然可在一定程度上起到抑制可再生能源输出功率波动的作用，但是单一储能装置很难同时满足功率与能量两方面的要求，因此提出利用超级电容与电池组成混合储能系统。该混合储能系统同时具有超级电容功率密度大和电池能量密度高的优点，有效地发挥了各个储能装置的互补特性。

储能作为一种能量缓冲装置，可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。利用超级电容器功率密度高和循环寿命长的优点，通过双向DCDC变换器的多滞环控制，优化了蓄电池的充放电过程，延长了其使用寿命。根据功率及储能元件的荷电状态，在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库，得到充放电控制器相应的控制算法，简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑，缩短了控制时间。

发明内容

为了克服能量达到最大最小限值而退出运行难题，本发明提出一种混合储能系统能量管理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在平滑控制与传统限值管理的基础上，提出了一种新的能量管理方法，该方法根据超级电容的剩余容量与充放电状态，对超级电容与电池的充放电功率进行修正，以避免其能量达到最大最小限值而退出运行。该方法使混合储能在充分抑制可再生能源输出功率波动的同时，维持其正常运行并避免过充放电。

混合储能系统能量管理方法包括：混合储能系统、平滑控制和超级电容端电压预先控制三个部分。

所述混合储能系统由两个DCDC、DCAC、超级电容和蓄电池组成，并从电网获得能量。

所述平滑控制利用电池与超级电容对可再生能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，以达到平滑其输出的目的。

所述超级电容端电压预先控制是当超级电容端电压过高或过低而导致其充放电功率不能满足要求时，由电池来承担相应的充放电功率差额。

本发明的有益效果是：分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量；在传统限值管理的基础上，引入超级电容端电压预先控制，根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正，以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。

附图说明

图1 混合储能系统。

图2 平滑控制。

图3 混合储能系统能量管理。

具体实施方案

图1中，超级电容与电池通过各自的DCDC变换器连接到直流母线上，再通过统一的DCAC变换器连接到交流母线上，风力发电系统直接与交流母线相连，整个微电网系统再通过唯一的静态开关与配电网相连。储能系统DCAC变换器控制直流母线电压恒定；电池与超级电容的DCDC变换器采用恒功率控制，分别跟踪各自的功率参考指令 和 ；风力发电系统采用最大功率跟踪控制。

电池与超级电容混合储能平滑控制利用电池与超级电容对可再生能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，以达到平滑其输出的目的。

超级电容属于功率型储能装置，输出功率变化范围大、变化速率快且充放电循环次数多，因此，超级电容主要用来补偿可再生能源输出功率中的高频波动分量；而电池属于能量型储能装置，输出功率变化范围小、变化速率慢且充放电循环次数少，因此，电池主要用来补偿可再生能源输出功率中的低频波动分量。

图2中，风力发电系统输出功率 通过滤波时间常数为 的滤波器获得联络线功率一次目标值，再与 相减得到超级电容输出功率参考值相加后，通过滤波时间常数为 的滤波器，得到联络线功率的二次目标值，再与滤波之前的值相减得到电池输出功率参考值 。其中，联络线一次目标值是指只经超级电容补偿后的联络线功率理想值；联络线二次目标值是指经超级电容和电池补偿后的联络线功率理想值。

图3中，平滑控制属于底层能量管理系统，而限值管理属于上层能量管理系统。修正前的超级电容和电池的功率参考值； 为电池剩余能量； 和 分别为由限值管理计算出来的超级电容与电池输出功率的修正量。