[发明专利]一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统及其控制方法。所述储能系统包括：MMC和直流集电器；其中，MMC用于连接交流系统并构造直流端口，直流集电器用于连接MMC的直流端口并构造出多个分散的低压直流端口，用于接入储能单元。所述控制方法包括：S1：采集所述储能系统的有功功率与无功功率指令；S2：根据所述有功功率指令控制直流集电器的输出电流，同时控制各个储能系统的直流电压平衡；根据所述无功功率指令控制MMC的交流侧输出电压的相位及直流端口的电压稳定，从而控制系统与电网之间交互的无功功率；S3：基于上述步骤，所述储能系统可以实现独立地控制系统的有功功率与无功功率。

技术领域

本发明属于集成储能系统领域，特别涉及一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统及其控制方法。

背景技术

传统的链式静止同步补偿器(STATCOM)集成储能系统方案如图1所示，图1示出了根据现有技术的链式STATCOM集成储能系统电路图。通过在链式STATCOM的每个全桥模块直流侧接入储能单元，使得系统既能够发出有功，又能够发出无功。同时，相比传统的并联型储能并网系统，可以省略较多的工频变压器，大幅降低占地和损耗，节约硬件成本。

但是，该方案的缺点在于：1)设计复杂，每个全桥的直流侧电压无法根据原先STATCOM的设计原则进行设计，必须充分考虑储能系统充放电过程中的电压变化，以储能电压为基础进行设计，一定程度增加模块数量。2)全桥模块的直流侧存在较大的二倍频波动，直流电容和电池的连接需要增加较大的滤波器或者DC/DC变换。3)系统可靠性较差，虽然可以设置少量的冗余单元，但是某一相冗余单元切除后，其他两相往往同时切除模块，否则造成系统三相不平衡；另外，当某一相单元继续故障或出现其他无法冗余的故障，整个系统均要停止运行。4)控制复杂，整个系统的有功、无功控制不解耦，需要充分控制有功、无功的运行范围。

因此，STATCOM集成储能系统存在的设计复杂、控制复杂和系统可靠性较差等问题越来越成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统及其控制方法，以解决现有技术中STATCOM集成储能系统存在的设计复杂、控制复杂和系统可靠性较差等问题。

一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统，所述储能系统包括：

MMC和直流集电器；其中，所述MMC用于连接交流系统并构造直流端口，所述直流集电器连接所述MMC的直流端口并构造出多个分散的低压直流端口，用于接入储能单元。

进一步地，所述MMC和直流集电器中均设置有冗余单元，当所述的MMC和直流集电器中部分模块出现故障时，通过切除所述冗余单元，所述储能系统仍能够正常运行。

进一步地，所述MMC在设计系统的子模块数量和直流电压时只需要考虑交流系统的电压等级和有功、无功容量需求，而无需考虑储能系统的电压等级。

进一步地，所述储能系统中构造出的直流端口能够作为其他源、网、荷、储能系统的汇入接口。

进一步地，所述储能系统控制灵活，所述MMC用于控制所述储能系统的无功功率；所述直流集电器用于控制所述储能系统的有功功率，从而实现了无功和有功控制的完全解耦。

进一步地，所述MMC还用于控制所述MMC构造出的直流端口的电压，所述直流集电器还用于控制所述直流集电器构造出的分散直流端口的电压。

进一步地，所述直流集电器构造出的直流端口的额定电压由每个储能单元的电压决定；所述直流集电器中子模块采用串联的方式连接，所述直流集电器中子模块的串联数量由所述MMC的直流端口的额定电压、所述直流集电器的离散直流端口的额定电压以及冗余单元的数量共同决定。

本发明还提供一种基于MMC和直流集电器的STATCOM集成储能系统控制方法，所述控制方法包括：