[发明专利]延长PMSG电池寿命的改进混合储能系统功率分配方法

说明书

一种延长PMSG电池寿命的改进混合储能系统功率分配方法，所述方法包括：计算混合储能系统的存储功率；根据计算出的混合储能系统的存储功率，在电池和电容器之间进行分配，将直流母线额定电压设置为电容器的最优控制电压；根据直流母线电压高于额定值还是低于额定值，确定混合储能系统处于充电还是放电状态；不需要通过任何优化算法来确定功率分配值，减少了响应时间。并考虑了混合储能系统中电容器的最优控制电压（OSCV），优先使混合储能系统达到电容器的最优控制电压。快速有效的平抑风功率变化引起的功率波动。并减少了电池充放电次数，降低了电池的功率损耗，提高了电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及了混合储能系统的功率分配控制方法问题，尤其涉及一种为了延长PMSG(永磁同步风力发电机)风力发电系统的电池寿命而改进的混合储能系统功率分配方法。

背景技术

随着世界人口数量增长和各个国家的工业化水平的提高，大大增加了化石燃料的使用量。这不仅导致了化石燃料储藏量的减少，也导致了化石燃料的价格上涨和严重的空气污染。因此，随着全球对燃料的需求日益增加和对环境污染问题的关注，可再生能源越来越受到人们的关注。特别是由于风力发电机投资回报快和其容量可高达数兆瓦等优势，风能已经成为现在最广泛使用的可再生能源。

以往，当风力发电机并入电网容量较少时，其对于电网的影响较小，其功率的变化还不足以影响电网的频率。但是随着风力发电机在世界范围内安装数量的日益增多，其功率波动对电网的影响不能再忽略不计。特别是当风力发电机组功率发生较大波动时，其可能影响电网的频率发生变化。这些变化将导致电力系统的不稳定。为了避免这些不稳定，必须对风力发电机输出功率的波动加以限制。

现在一些国家已经出台了风电机组的并网运行要求来限制风力发电机组输出功率的过度波动。例如，日本和中国的风电机组并网运行规定中要求风电机组每30分钟内输出功率的波动不得超过额定功率的2％和7％。现在通常通过两种方法来抑制风力发电机组输出功率的波动，第一种方法是通过改变风力发电机叶片的迎风角度和风力发电机的速度来使风力发电机输出稳定的功率。第二种方法是使用储能元件。在这种方法中，风力发电机不需要改变叶片的迎风角度和风机的速度，输出功率的波动通过储能元件来平抑，从而保证风力发电机组输出稳定的功率。

现有研究中，使用了不同的储能元件来吸收功率波动，有文献使用了电池作为储能元件，有文献使用了电容器作为储能元件，有文献使用了包含电池和电容器的混合储能系统，并通过仿真验证了电池和电容器同时使用时，其动态特性更好，其输出的功率更平滑。当使用电池和电容器混合储能系统时需要通过滤波器对混合储能系统需要补偿的波动功率进行分配。高频的功率波动需要通过电容器来补偿，低频的功率波动则由电池来完成补偿。如果没有正确分配电池和电容器需要补偿的功率波动，将会导致电池的过度使用，电池的寿命将会缩短。此外，峰值电流过大、充电量的变化范围过大也将影响电池的使用寿命。

现有的许多研究针对优化混合储能系统中的功率分配进行了探索，文献中提出通过优化算法来分配电池和电容器之间的功率。另外文献提出通过优化控制技术，将功率波动分配给不同种类的电容器和电池来补偿。但上述方法存在响应时间长，响应可能发生分歧等问题。

发明内容

为克服上述现有技术，提供一种延长PMSG电池寿命的改进混合储能系统功率分配方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种延长PMSG电池寿命的改进混合储能系统功率分配方法，所述方法包括：

a)计算混合储能系统的存储功率；

通过对直流母线上电压实际值与额定值进行比较，将电压差值作为输入值输入PI控制器，PI控制器输出混合储能系统的存储功率；

b)根据计算出的混合储能系统的存储功率，在电池和电容器之间进行分配，将直流母线额定电压设置为电容器的最优控制电压；根据直流母线电压高于额定值还是低于额定值，确定混合储能系统处于充电还是放电状态；