[发明专利]基于串并联混合储能的能源互联网系统的控制方法

摘要

本发明涉及基于串并联混合储能的能源互联网系统的控制方法，属于能源互联网和储能技术领域。本发明的能源互联网系统利用串并联的储能单元和储能组串实现了能源互联网系统的并网运行和孤岛运行，避免了储能电池在直流侧的大容量串联以及大功率DC/DC变换器的投资，有效降低能源互联网的成本；本发明的控制方法中，能源互联网中每个储能组串对应一个中央控制器，通过调节储能组串的输出功率和电压实现并联储能组串间的功率分配，同时每个储能单元对应一个本地控制器，通过调节储能单元的输出电压实现串联储能单元间的功率分配；通过这种控制策略，每个储能单元都能够更加灵活地参与到能源互联网的功率控制，提高了能源互联网运行的灵活性、可靠性和经济性。

主权项

1.一种基于串并联混合储能的能源互联网系统的控制方法，包括基于串并联混合储能的能源互联网系统，所述系统包括：若干并联连接并接入能源互联网系统的并网点的储能组串，储能组串与本地负载连接，用于为能源互联网系统提供能源；储能组串包括若干储能单元、若干本地控制器和中央控制器，若干储能单元之间串联连接，储能单元与本地控制器连接，本地控制器通过通讯模块与中央控制器连接；本地控制器调节储能单元的输出电压，实现串联储能单元之间的功率平衡；中央控制器通过与本地控制器通讯以接受储能单元的信息，并且向本地控制器发出控制指令信息，用于调节储能组串的输出功率和输出电压，实现并联储能组串之间的功率分配；其特征在于：所述方法包括：(1)中央控制器的控制方法中央控制器通过与本地控制器通讯，检测储能组串的输出电压V_DG和输出电流I_DG；储能组串的输出功率是其内所有串联的储能单元的输出功率总和；能源互联网系统中储能单元K的输出功率参考可以表示为：P_ref,K＝ε_p,KP_ref,LQ_ref,K＝ε_q,KQ_ref,L其中：P_ref,K和Q_ref,K分别是储能单元K的有功功率输出参考和无功功率输出参考，P_ref,L和Q_ref,L分别是储能组串L的有功功率输出参考和无功功率输出参考，ε_p,K是储能单元K输出的有功功率在储能组串L输出有功功率中的占比；ε_q,K是储能单元K输出的无功功率在储能组串L输出无功功率中的占比；中央控制器采用改进的下垂控制原理控制储能组串L的输出功率：其中：ω^*和ω_DG,L分别是储能组串L的额定角频率和参考角频率，E^*,E_DG,L分别是储能组串L的额定电压幅值和参考电压幅值，P_DG,L和Q_DG,L分别是储能组串L实际输出的有功功率和实际输出的无功功率，ω_cut表示截止频率，D_P,D_q,k_iq分别是下垂控制的有功比例系数、无功比例系数和积分控制系数；储能组串L实际输出的有功功率和无功功率为：P_DG,L＝V_DG,L·I_DG,L cosδ_LQ_DG,L＝V_DG,L·I_DG,L sinδ_L其中，V_DG,L和I_DG,L分别表示中央控制器检测的储能组串L实际输出的电压和电流；δ_L表示储能组串L输出的电压和电流的相角差；因此，储能组串L的瞬时电压参考可以表示为：储能组串L中的中央控制器通过通讯模块给其内部的储能单元对应的本地控制器发送指令信息，指令信息为储能单元K在储能组串L输出有功功率中的占比ε_p,K和输出无功功率中的占比ε_q,K及储能组串L的瞬时电压参考(2)本地控制器的控制方法本地控制器与中央控制器通讯，本地控制器检测储能单元的输出电压V_MC,K和输出电流I_MC,K；假设储能组串L的N个串联储能单元平均分配储能组串L的输出功率，串联储能单元K的参考电压为：其中，代表储能单元K的参考电压；是中央控制器发送给本地控制器的储能组串L的参考电压；储能单元K的闭环功率控制可以表示为：其中：P_DG,L和Q_DG,L分别为储能组串L实际输出的有功功率和实际输出的无功功率，P_MC,k和Q_MC,k分别为储能单元K实际输出的有功功率和实际输出的无功功率；ΔV_pcomp为正比于储能单元K有功功率在水平方向上的电压变化量；ΔV_qcomp分别为正比于储能单元K无功功率在垂直方向上的电压变化量；k_p,MC和k_i,MC分别为储能单元K有功无功PI调节器的比例系数和积分系数，θ_Cur,L为中央控制器检测的储能组串L的线电流相角；储能单元K采用双闭环电压控制，包括电压控制外环和电流控制内环；储能单元K的电压控制外环表示为：其中，为电流控制内环的参考电流，V_C,K表示储能单元K中的LC滤波器的电容电压，k_p和k_i分别表示比例增益和谐振控制器增益，ω_c代表谐振控制器的截止频率；储能单元K的电流控制内环表示为：其中，为电流控制内环的参考电流，I_o,K表示储能单元K的输出电流，k_inner表示内部闭环比例系数，表示储能单元K进行PWM控制的参考电压。