[发明专利]一种混合储能系统及其控制方法、系统

说明书

本发明公开了一种新型混合储能系统及其控制方法，所述系统包括光伏部件、电池、超级电容器、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、直流侧滤波电容和直流侧负载电阻，光伏部件通过控制第一开关的通断控制光伏输出功率的大小，功率单向传输；电池通过第二开关和第三开关来调节功率的输出和输入，开关管上的反并联二极管起续流作用，功率双向传输；超级电容器通过第四开关Sw₄和第五开关Sw₅调节功率的输出和输入，开关管上的反并联二极管起续流作用，功率双向传输。所述方法基于低频和高频功率分量的解耦，利用电池电流的误差分量来控制超级电容器。本发明提升了电压调节速度，降低了电池上的电流应力。

技术领域

本发明涉及一种混合储能系统(HESS)及其控制方法、系统，属于电力系统控制领域。

背景技术

由于可再生能源的自然属性和系统负荷需求的不确定性，可再生能源发电系统具有负荷需求不确定性和可再生能源发电随机性等问题，需要储能系统配合解决。但由于储能类型的不同，其特性也各不相同，铅酸电池的使用寿命长，但是由于能量密度高而功率密度低，其充电/放电速率较低。超级电容器(SC)通过静电荷存储能量，与电池相比，具有较高的功率密度，较低的能量密度，充电/放电率较高，但电池的使用寿命短。因此，利用混合储能，将多种形式的储能集成为一个整体，可以提高储能装置的性能。现有的混合储能控制方式主要是集中式控制和分散式控制两种控制。但多数是考虑储能的单一效益，无法同时兼顾混合储能的多方特性优势，因此，需要设计一种混合储能系统的控制方法，在兼顾储能经济效益的同时考虑储能的运行寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合储能系统及其控制方法、系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种新型混合储能系统，包括光伏部件、电池、超级电容器、第一电感、第二电感、第三电感、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、直流侧滤波电容和直流侧负载电阻，其中第二开关、第三开关、第四开关、第五开关均反向并联一个二极管，第一开关的集电极通过第一电感连接到光伏部件的正极，通过二极管连接直流电容的负极，第一开关的发射极连接到光伏部件的负极，以及直流电容的正极，第二开关的发射极连接第三开关的集电极，第二开关的发射极和第三开关的集电极的连接点接第二电感，通过第二电感连接电池的正极，第三开关的发射极连接到电池的负极，第四开关的发射极连接第五开关的集电极，第四开关的发射极和第五开关的集电极的连接点接第三电感，通过第三电感连接到超级电容的正极，第五开关发射极连接到超级电容的负极，第二开关和第四开关的集电极的连接点接直流电容的正极，第三开关和第五开关的发射极的连接点接直流电容的负极，直流侧负载电阻的正极连接直流电容的正极，直流侧负载电阻的负极连接直流电容的负极。

进一步的，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关采用IGBT开关管。

一种新型混合储能系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1，将直流电网电压与参考电压进行比较，并对误差进行PI控制，生成总电流参考值；

步骤2，对总电流参考值的低频分量进行速率限制，生成电池的参考电流，将电池的参考电流与实际电池电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成电池开关控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第二、三开关通断的脉冲信号；

步骤3，根据总电流的参考值的高频分量、电池的参考电流与实际电池电流的误差，计算未补偿的电池功率，进而确定超级电容器的参考电流；

步骤4，将超级电容器的参考电流与实际SC电流进行比较，并对误差进行PI控制，生成超级电容器控制信号的占空比，通过脉冲宽度调制发生器生成控制第四、五开关通断的脉冲信号。

进一步的，总电流参考值I_tot-ref的低频分量I_LFC-ref为：