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發(fā)明專利|一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法

2017-11-03 14:41:39 北極星智能電網(wǎng)在線   點(diǎn)擊量:1652 評論 (0)
摘要:本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(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)測量儲能電池的荷電電量SOC,并計(jì)算負(fù)荷有功功率與間歇性電源最大發(fā)電有
摘要:本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(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)測量儲能電池的荷電電量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,則儲能電池工作在充電模式,并根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;4)根據(jù)儲能電池充放電狀態(tài)下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。該方法能夠有效延長儲能電池的充電壽命,提高了間歇性能源利用率和對電池充電的穩(wěn)定性。
 
發(fā)明人:彭勇 段文輝 王鵬 姜祖明 魏華勇 黃夢蘭 閆輝
 
1 .一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,包括步驟:
 
1)建立微電網(wǎng)系統(tǒng),配置儲能電池和通過聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);
 
2)測量儲能電池的荷電電量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,則儲能電池工作在充電模式,并根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;
 
4)根據(jù)儲能電池充放電狀態(tài)下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。
 
 
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:配置儲能電池和通過聯(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。
 
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:儲能電池工作在放電模式,且儲能電池的荷電電量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。
 
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段,包括將儲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充電階段;當(dāng)SOCMIN<SOC<SOC1儲能電池處于恒流快速充電階段;當(dāng)SOC1<SOC<SOC2時(shí),儲能電池處于恒壓充電階段,當(dāng)SOC2<SOC<SOC3時(shí),儲能電池處于浮動充電階段;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。
 
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:儲能電池的充電階段還包括儲能電池去極化階段,采用定時(shí)去極化的方法,在一天中的某一固定時(shí)段對儲能電池進(jìn)行均衡充電,以消除儲能電池單體之間電壓、容量的不均衡現(xiàn)象。
 
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:當(dāng)儲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。
 
7 .根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:當(dāng)儲能電池工作在充電模式,且所述功率差小于儲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)儲能電池工作在充電模式,所述功率差大于儲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。
 
技術(shù)領(lǐng)域
 
本發(fā)明涉及微電網(wǎng)領(lǐng)域,具體的說,涉及了一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法。
 
背景技術(shù)
 
可再生能源的大量開發(fā)和使用,是未來電網(wǎng)的必然趨勢,但是大多數(shù)可再生能源因?yàn)榈乩矸稚ⅰ⒉▌有暂^大、電能質(zhì)量不高等因素不能大規(guī)模的及時(shí)并入電網(wǎng)。近些年研究發(fā)現(xiàn),建立微電網(wǎng)是解決這些分布式能源接入電網(wǎng)的有效途徑之一。微電網(wǎng)是一種由電源和負(fù)荷共同組成的系統(tǒng),為用戶提供電能和熱量。微電網(wǎng)有兩種工作模式,正常情況下和電網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行,在電網(wǎng)故障或電能波動過大時(shí)從電網(wǎng)斷開,實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行。孤島運(yùn)行下,由于可再生能源輸出的波動性、隨機(jī)性、微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池低速響應(yīng),快速的負(fù)荷波動會給微電網(wǎng)帶來很大的問題。配備一定容量的儲能裝置可以增大系統(tǒng)慣性,提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度,改善電能質(zhì)量,保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決可再生能源波動性較大等問題,并使分布式能源得到充分的利用,微電網(wǎng)中包含了相應(yīng)的儲能系統(tǒng)。儲能電池儲能,例如常見的鉛酸電池、鋰電池等,具有能量密度高,性能穩(wěn)定、壽命長,可以大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn),在微電網(wǎng)系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。
 
在傳統(tǒng)的電池應(yīng)用領(lǐng)域,例如電動汽車充電,電池的放電功率是隨機(jī)變化的,但是其充電過程非常穩(wěn)定,以保證其較長的使用壽命。因?yàn)榇箅娋W(wǎng)的穩(wěn)定性,電池采用恒流快速充電、恒壓充電、和浮動充電的模式。然而,在微電網(wǎng)中,間歇性電源不能提供穩(wěn)定的能源,儲能電池要提供頻率電壓支撐,其自身的充電功率是隨著間歇性電源的發(fā)電功率隨機(jī)變化的,因此儲能電池的控制方法和微電網(wǎng)的控制方法需要協(xié)調(diào)一致,合理配合。現(xiàn)在的間歇性可再生能源大多數(shù)時(shí)間都工作在MPPT工作模式,儲能電池的充電電流和電壓毫無規(guī)律,嚴(yán)重影響儲能電池的使用壽命。
 
為了解決以上存在的問題,人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。
 
發(fā)明內(nèi)容
 
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,從而提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)、實(shí)用性強(qiáng)、配合合理、穩(wěn)定性高、利用率高的微電網(wǎng)中儲能電池系統(tǒng)的控制方法。
 
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種微電網(wǎng)中儲能電池系統(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)測量儲能電池的荷電電量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,則儲能電池工作在充電模式,并根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;4)根據(jù)儲能電池充放電狀態(tài)下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。
 
基于上述,配置儲能電池和通過聯(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。
 
基于上述,儲能電池工作在放電模式,且儲能電池的荷電電量SOC可控負(fù)荷,只為重要負(fù)荷供電,其中SOCMIN取值為0.5-0.6。
 
基于上述,根據(jù)儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段,包括將儲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充電階段;當(dāng)SOCMIN<SOC<SOC1儲能電池處于恒流快速充電階段;當(dāng)SOC1<SOC<SOC2時(shí),儲能電池處于恒壓充電階段,當(dāng)SOC2<SOC<SOC3時(shí),儲能電池處于浮動充電階段;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。
 
基于上述,儲能電池的充電階段還包括儲能電池去極化階段,采用定時(shí)去極化的方法,在一天中的某一固定時(shí)段對儲能電池進(jìn)行均衡充電,以消除儲能電池單體之間電壓、容量的不均衡現(xiàn)象。
 
基于上述,當(dāng)儲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。
 
基于上述,當(dāng)儲能電池工作在充電模式,且所述功率差小于儲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)儲能電池工作在充電模式,所述功率差大于儲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。
 
本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步,具體的說,本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)逆變器容量、聯(lián)絡(luò)線功率和負(fù)荷有功功率,將儲能電池充電模式與微電網(wǎng)控制模式相配合,實(shí)現(xiàn)了對微電網(wǎng)內(nèi)電池的恒流、恒壓、浮動充電控制,保證了儲能電池充電的精確控制,延長了儲能電池壽命,提高了微電網(wǎng)內(nèi)的穩(wěn)定性,其具有設(shè)計(jì)科學(xué)、實(shí)用性強(qiáng)、配合合理、穩(wěn)定性高、利用率高的優(yōu)點(diǎn)。

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責(zé)任編輯:lixin

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