[发明专利]电池储能系统的荷电状态平衡与无功分配的分散控制方法

说明书

本发明涉及一种电池储能系统的荷电状态平衡与无功分配的分散控制方法，包括以下步骤：步骤S1：通过过测量模块测得BESSs的输出电流和输出电压；步骤S2:根据得到的输出电流和输出电压，通过低通滤波器，得到相应的平均输出功率；步骤S3:将得到的平均输出功率，通过改进的p‑f下垂控制和改进后的Q‑V下垂控制，得到参考角频率与参考电压；步骤S4:将得到参考角频率与参考电压通过基准正弦信号发生器，得到合成电压;步骤S5:将合成电压传给PWM模块，通过PWM模块实现对BESSs的输出功率的控制。本发明实现了BESSs的荷电状态平衡、输出无功功率按比例分配以及即插即用的功能。

技术领域

本发明涉及电池储能系统控制领域，具体涉及一种电池储能系统的荷电状态平衡与无功分配的分散控制方法。

背景技术

电池储能系统(Battery Energy Storage Systems,BESSs)作为微电网的重要组成部分，主要用于解决微电网中光伏与风机发电的间歇性所带来的电网功率不匹配问题。然而，由于其特性以及运行状态的多样性，BESSs在充放电的过程中可能引起荷电状态不平衡状况,进而造成个别电池储能系统提前退出运行，因此需要采用一种合理的控制方法，使得荷电状态平衡在运行中保持平衡。此外，由于微电网不同于以往线路阻抗，不呈感性而呈阻性，故BESSs在运行中还会存在无功功率输出不均的问题。当BESSs的输出功率不能按比例进行分配时，容易造成个别BESS的输出功率超出容许值，从而导致微电网控制策略的失效或者系统的崩溃。

现有的控制方法中主要分为集中控制、分布式控制和分散控制。

集中控制主要基于全局信息与中心控制器来进行控制，因此存在较大的缺陷，例如单点故障的脆弱性、有限的灵活性以及隐私问题等。

分布式控制仅需要当地的信息，因此能够弥补集中控制的不足，但是分布式通信网络的延迟和通信失败会导致分布式控制器的故障。

在分散控制中，主要采用下垂控制方法来对BESSs进控制，即p-f下垂控制方法和Q-V下垂控制方法。其中，传统的控制原理为

根据(1)式设计p-f与Q-V下垂控制，但由于BESSs的频率相等，而参考电压幅值不相等，即

将式(2)和(3)代入(1)，可得

根据以上分析，可得传统的下垂控制方法能够实现BESSs的有功功率按比例分配，但不能实现无功功率的按比例分配，然而微网中无功功率的按比例分配又是十分重要的。此外，传统的下垂控制方法也未能兼顾荷电状态平衡，因此需要对传统的下垂控制方法进行改进。然而，目前改进下垂控制方法的数学建模大都比较复杂，增加了控制的复杂性，限制了使用范围，未能实现电池储能系统的即插即用，故现有方法无法保证系统运行的稳定性和灵活性。

综上，现有的控制方法中存在的不足有：1.集中控制在单点故障、灵活性以及隐私问题方面存在着明显的缺陷；2.分布式控制在通信网络方面存在着延迟和通信失败等问题；3.传统的下垂控制未能实现无功功率按比率分配以及兼顾荷电状态平衡；4.采用分散下垂控制方法的下垂控制数学模型较为复杂，且不具有即插即用的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池储能系统的荷电状态平衡与无功分配的分散控制方法，现了BESSs的荷电状态平衡、输出无功功率按比例分配以及即插即用的功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池储能系统的荷电状态平衡与无功分配的分散控制方法，包括以下步骤：