[发明专利]一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统及控制方法，包括功率平滑采集单元和混合储能协调控制单元，所述功率平滑采集单元实时获取风电机组功率，与风电机组功率输出期望值比较后，经过限幅处理后，发送至混合储能协调控制单元；混合储能协调控制单元根据功率偏差值进行卡尔曼自适应低通滤波获取风电机组功率输出值，第一模糊控制器输出为卡尔曼低通滤波器时间常数；第二模糊控制器获得卡尔曼低通滤波器输出功率和储能电池荷电状态SOC后，对混合储能系统功率输出值进行修正，经过限幅环节后储能电池和超级电容获取最优功率输出，避免电池过度充电或过度放电，以保证储能系统安全运行和风电功率波动最佳平抑效果。

主权项

1.一种平抑风电功率波动的混合储能控制系统的控制方法，所述系统包括功率平滑采集单元和混合储能协调控制单元，功率平滑采集单元，包括实测风机机组功率采集模块、计算模块和限幅管理模块，混合储能协调控制单元包括卡尔曼自适应低通滤波模块、第一模糊控制器、第二模糊控制器、SOC动态最优调整模块和功率最优分配模块，其中：所述实测风机机组功率采集模块，实时采集风电机组功率实测值，传递给计算模块；所述计算模块，用于将实测值与设定的期望功率进行差值比较，将差值功率传输给混合储能协调控制单元；所述限幅管理模块，用于预防风电机组功率超限，限值管理器考虑风电机组功率波动的最大功率波动范围，设定最大最小功率波动范围，以保证风电机组功率波动和波动率在正常范围内；所述卡尔曼自适应低通滤波模块，用于接收功率平滑采集单元的输出值，实时调节卡尔曼滤波增益对输出值进行滤波处理；所述第一模糊控制器，连接卡尔曼自适应低通滤波模块，用于根据储能系统SOC的实时状态信息，实时调整低通滤波时间常数；所述第二模糊控制器，接收卡尔曼自适应低通滤波模块的输出功率和储能电池荷电状态SOC，对混合储能系统功率输出值进行修正；所述SOC动态最优调整模块，用于通过电量积累法，测量电池的功率，将每小段时间能量变化的进行积分累加，得出当前的SOC，调整SOC变化率；所述功率最优分配模块，用于对超级电容和储能电池进行功率分配，实现混合储能系统的最优功率配合，根据混合储能系统中超级电容和储能电池各自的SOC状态和充放电特性，设计协调控制层，完成对优化控制层给出的设定功率的优化分配，实现超级电容和储能电池的SOC协调控制及其对设定功率的快速跟踪；其特征是：包括以下步骤：(1)功率平滑采集单元实时获取风电机组功率，与风电机组功率输出期望值比较后，经过限幅处理后，发送至混合储能协调控制单元；(2)混合储能协调控制单元根据功率偏差值进行卡尔曼自适应低通滤波获取风电机组功率输出值；(3)卡尔曼自适应低通滤波由第一模糊控制器根据风电机组功率低通滤波输出功率变化、储能电池SOC调整，输出为卡尔曼低通滤波器时间常数，第二模糊控制器获得卡尔曼低通滤波器输出功率和储能电池荷电状态SOC后，对混合储能系统功率输出值进行修正；(4)考虑储能电池SOC、储能电池SOC变化率与超级电容电压，进行储能电池SOC调整；(5)第二模糊控制器获得卡尔曼低通滤波器输出功率和储能电池荷电状态SOC后，对混合储能系统功率输出值进行修正，经过限幅环节后储能电池和超级电容获取最优功率输出，避免电池过度充电或过度放电；所述步骤(3)中，第一模糊控制器根据储能系统SOC的实时状态信息，实时调整低通滤波时间常数Tt，保证储能系统SOC的自动恢复、电池保护，第一模糊控制器的输入为风电机组功率低通滤波输出功率Pl的变化值ΔPl、SOC最优动态调整值，输出为卡尔曼低通滤波器时间常数Tt，风电机组功率低通滤波输出功率变化值ΔPl模糊集的具体参数自设定，风电场输出功率为：式中ΔM为控制策略中加入的模糊调整量系数，ΔM根据SOC动态优化调整得出。