發(fā)明專利|一種微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法
摘要:本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法,包括步驟:1)建立微電網(wǎng)系統(tǒng),配置儲(chǔ)能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測(cè)量儲(chǔ)能電池的荷電電量SOC,并計(jì)算負(fù)荷有功功率與間歇性電源最大發(fā)電有
微電網(wǎng)控制的目的是在保證電網(wǎng)穩(wěn)定供電的前提下,提高可再生能源的利用率,保證微電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)配合,既可以利用分布式電源的可再生能源,又可以為電網(wǎng)內(nèi)部的負(fù)荷提供可靠的電能,甚至在傳統(tǒng)大電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下,多個(gè)微電網(wǎng)之間、微電網(wǎng)內(nèi)部仍然可以可靠供電,并為大電網(wǎng)的啟動(dòng)提供必要的條件。典型的微電網(wǎng)群結(jié)構(gòu)如圖1所示。然而,微電網(wǎng)內(nèi)部元件眾多復(fù)雜,常見的分布式電源如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電等,其特性和運(yùn)行方式各不相同,控制方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)又多種多樣。例如微電網(wǎng)的類型包括直流匯流模式、交流匯流模式、集中控制模式、分散控制模式,典型的微電網(wǎng)內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。
微電網(wǎng)與其他電網(wǎng)之間,以及微電網(wǎng)與其他微電網(wǎng)之間,往往通過聯(lián)絡(luò)線連接,他們之間是一種弱耦合的關(guān)系,往往通過控制聯(lián)絡(luò)線的開閉和聯(lián)絡(luò)線的功率流動(dòng)來彼此支持。
微電網(wǎng)控制的核心在于儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制,儲(chǔ)能系統(tǒng)為電網(wǎng)提供可靠的頻率和電壓支撐,可以靈活根據(jù)系統(tǒng)的狀況調(diào)節(jié)功率平衡,提高穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。然而儲(chǔ)能電池本身的控制模式也受到其自身性能的影響和制約,本專利申請(qǐng)?zhí)峁┮环N微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法,包括步驟:1)建立微電網(wǎng)系統(tǒng),配置儲(chǔ)能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測(cè)量儲(chǔ)能電池的荷電電量SOC,并計(jì)算負(fù)荷有功功率與間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差;3)如果負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差大于零,則儲(chǔ)能電池工作在放電模式;如果負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間
的功率差小于零,則儲(chǔ)能電池工作在充電模式,并根據(jù)儲(chǔ)能電池荷電電量SOC選擇儲(chǔ)能電池的充電階段;4)根據(jù)儲(chǔ)能電池充放電狀態(tài)下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。
具體的,配置儲(chǔ)能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù),包括將負(fù)荷分為重要負(fù)荷和可控負(fù)荷,負(fù)荷有功功率為重要負(fù)荷和可控負(fù)荷的功率之和。
當(dāng)所述功率差大于零時(shí),則儲(chǔ)能電池工作在放電模式,并且,當(dāng)儲(chǔ)能電池容量SOC<SOCMIN時(shí),切除可控負(fù)荷,只為重要負(fù)荷供電,其中SOCMIN取值為0.5-0.6
當(dāng)負(fù)荷有功功率和間歇性電源最大發(fā)電有功功率之間的功率差小于零時(shí),則儲(chǔ)能電池工作在充電模式。在儲(chǔ)能電池充電過程中,儲(chǔ)能電池的空載電壓不容易測(cè)量,儲(chǔ)能電池的內(nèi)阻也容易變化,不同于傳統(tǒng)的根據(jù)充電電壓確定儲(chǔ)能電池充電階段的方法,儲(chǔ)能電池荷電電量SOC可以通過電量積分法比較容易的測(cè)量,一般儲(chǔ)能電池電壓與儲(chǔ)能電池荷電量SOC具有相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,可以根據(jù)儲(chǔ)能電池荷電電量SOC合理劃分充電階段。
根據(jù)儲(chǔ)能電池荷電電量SOC選擇儲(chǔ)能電池的充電階段,包括將儲(chǔ)能電池的充電階段分為恒流快速充電階段、恒壓充電階段和浮動(dòng)充電階段,當(dāng)SOCMIN<SOC<SOC1儲(chǔ)能電池處于恒流快速充電階段;當(dāng)SOC1<SOC<SOC2時(shí),儲(chǔ)能電池處于恒壓充電階段,當(dāng)SOC2<SOC<SOC3時(shí),儲(chǔ)能電池處于浮動(dòng)充電階段;其中,SOC1取值為0.6-0.7,SOC2取值為0.7-0.9,SOC3取值為0.9-1.0。
實(shí)際中,儲(chǔ)能電池的充電階段還包括儲(chǔ)能電池去極化階段,也即均衡充電階段。采用定時(shí)去極化的方法,在一天中的某一固定時(shí)段對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行均衡充電,以消除儲(chǔ)能電池單體之間電壓、容量的不均衡現(xiàn)象。儲(chǔ)能電池單體之間的不均衡隨著使用時(shí)間的延長逐級(jí)嚴(yán)重,單體之間的不均衡影響儲(chǔ)能電池的充放電深度和測(cè)量準(zhǔn)確度,采用較大的電壓在某一時(shí)間段對(duì)電池進(jìn)行均衡充電,將降低儲(chǔ)能電池單體之間的不均衡,防止儲(chǔ)能電池極化,本實(shí)施例中采用儲(chǔ)能電池額定電壓的1.3倍作為儲(chǔ)能電池均衡充電電壓。在均衡充電的模式下,仍然可以通過與聯(lián)絡(luò)線之間的功率流動(dòng)來補(bǔ)償間歇性電源充電時(shí)不穩(wěn)定的情況,聯(lián)絡(luò)線功率PLEM滿足儲(chǔ)能電池穩(wěn)定的均衡充電模式下的功率,充電功率不再隨著間歇性電源的發(fā)電功率隨機(jī)變化,并且并不影響間歇性可再生能源的利用效率。
當(dāng)儲(chǔ)能電池工作在放電模式時(shí),間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當(dāng)儲(chǔ)能電池工作在充電模式時(shí),間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式或者恒功率控制模式。
具體地,當(dāng)儲(chǔ)能電池工作在充電模式,且所述功率差小于儲(chǔ)能電池所需的充電功率時(shí),間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當(dāng)儲(chǔ)能電池工作在充電模式,且所述功率差大于儲(chǔ)能電池所需的充電功率時(shí),間歇性電源工作在恒功率控制模式。在充電模式下,可能存在上述功率差大于儲(chǔ)能電池所需的充電功率的情況,甚至上述功率差大于儲(chǔ)能電池所需的充電功率與聯(lián)絡(luò)線最大功率之和,這種情況下微電網(wǎng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重的發(fā)電功率盈余,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,例如系統(tǒng)的頻率和電壓越上限,此時(shí)間歇性電源工作在恒功率控制模式,以降低其發(fā)電功率,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制;盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。

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