[发明专利]一种基于集合经验模态分解的梯次电池储能电站能量管理方法及系统

说明书

本发明提供一种基于集合经验模态分解的梯次电池储能电站能量管理方法及系统，对风电、光伏和储能系统构成的微电网系统进行功率平抑控制的同时，还可延长电池寿命，提高储能系统的能量效率。本系统主要包括集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)分频控制器和储能控制器。EEMD分频控制器中引入自适应调阶模块和波动率计算模块，从而将风光发电功率曲线分解为满足并网要求的低频分量，以及由储能系统吸收的高频分量；储能控制器将储能出力功率按比例分配给电池，使电池荷电状态趋于一致，从而避免电池局部过充过放造成的整体容量衰减。

技术领域

本发明属于新能源发电控制技术领域，涉及一种基于集合经验模态分解的梯次电池储能电站能量管理方法及系统。

背景技术

近年来，储能系统在太阳能、风能等新能源电站中用于功率波动抑制、削峰填谷可以很好提高新能源电站的利用效率，但储能系统主要由锂电池组成，储电的成本高造成缺乏经济性。随着近年来电动汽车的普及，未来大量的退役电动汽车电池再利用是一个很大的问题。动力电池梯次利用有2种途径：拆解回收材料和降低性能使用。锂电池材料回收价值低，成本高。退役电动汽车锂电池通过控制充放电流还有80％的容量可以使用。

太阳能、风能等新能源具有波动性、随机性和间歇性。如果新能源电站直接输出到电网，会污染电网的电能质量。采用储能系统对新能源电站的输出电量进行功率波动抑制和削峰填谷是必然的技术手段。退役电动汽车电池用于太阳能、风能等新能源电站的储能系统，解决储电成本高没有经济性的问题，同时也提高资源的利用率，实现低碳利用能源。

退役电动汽车电池拆解成标准的电池模块，经筛选重新组成性能一致的电池模块成本高。采用不拆解直接利用电动汽车电池需要精确控制充放功率，每个储电单元都是小功率模块。将多个可单独控制充放电功率的退役电动汽车电池组合构成大型储能系统，需要满足太阳能、风能等新能源电站的接入电网要求，同时退役电动汽车电池SOC的不一致性高，需要有调度算法才能有效延长电池寿命和提高储电效率。

现有的储能系统用于平抑风光功率波动的技术方案，未考虑多个电池如何在正常荷电状态内，既能使风光波动率满足指标要求，又能维持储能系统的能量利用效率。相较于现有技术，本发明保证了风光平抑效果及波动率达到指标的同时，还采用了基于SOC均衡的电池功率分配方法，提高了电池整体的能量效率。

发明内容

本发明提供一种基于集合经验模态分解的梯次电池(退役电池梯次利用，简称“梯次电池”)储能电站能量管理方法及系统，其能平抑风光功率的波动同时能延长电池寿命，并且能提高整个储能系统的整体能量效率。

为了实现上述目的，本发明通过以下方案进行实现：

第一步：风光功率曲线经过EEMD分频控制器分解成高频和低频分量，低频分量用于并网，高频分量用于储能出力。

第二步：储能控制器将储能出力功率按比例分配给电池(子电池系统：简称为“电池”)。

根据第一步中风光功率信号经过EEMD分频控制器分解成高频和低频信号，具体为：

S1.1风光功率信号经过EEMD分解模块，分解为n个IMF和一个剩余的r_n(t)，即:

式中c_j(t)为第j个IMF，r_n(t)为余量。

S1.2.将分解结果和平滑波动率δ作为自适应调阶器的输入，EEMD滤波阶数为输出。根据滤波阶数，确定下一时刻的平滑输出结果。

S1.3阶次k的取值根据标准化模量累积均值方法选取，第m阶标准化模量累积均值的计算式为：