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

2017-11-03 14:41:39 北極星智能電網(wǎng)在線　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

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(guò)聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測(cè)量?jī)?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

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(guò)聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測(cè)量?jī)?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。該方法能夠有效延長(zhǎng)儲(chǔ)能電池的充電壽命，提高了間歇性能源利用率和對(duì)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(mèng)蘭閆輝

1 .一種微電網(wǎng)中儲(chǔ)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(chǔ)能電池和通過(guò)聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);

2)測(cè)量?jī)?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。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：配置儲(chǔ)能電池和通過(guò)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(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：儲(chǔ)能電池工作在放電模式，且儲(chǔ)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(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：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。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：儲(chǔ)能電池的充電階段還包括儲(chǔ)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(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。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：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。

7 .根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：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，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。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及了一種微電網(wǎng)中儲(chǔ)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(kāi)發(fā)和使用，是未來(lái)電網(wǎng)的必然趨勢(shì)，但是大多數(shù)可再生能源因?yàn)榈乩矸稚ⅰ⒉▌?dòng)性較大、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(dòng)過(guò)大時(shí)從電網(wǎng)斷開(kāi)，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(dòng)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(dòng)會(huì)給微電網(wǎng)帶來(lái)很大的問(wèn)題。配備一定容量的儲(chǔ)能裝置可以增大系統(tǒng)慣性，提高系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)性較大等問(wèn)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(chǔ)能系統(tǒng)。儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能，例如常見(jiàn)的鉛酸電池、鋰電池等，具有能量密度高，性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)，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(dòng)汽車充電，電池的放電功率是隨機(jī)變化的，但是其充電過(guò)程非常穩(wěn)定，以保證其較長(zhǎng)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(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能電池的充電電流和電壓毫無(wú)規(guī)律，嚴(yán)重影響儲(chǔ)能電池的使用壽命。

為了解決以上存在的問(wèn)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(duì)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(chǔ)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(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(guò)聯(lián)絡(luò)線連接的負(fù)荷的控制參數(shù);2)測(cè)量?jī)?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。

基于上述，配置儲(chǔ)能電池和通過(guò)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(chǔ)能電池工作在放電模式，且儲(chǔ)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(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。

基于上述，儲(chǔ)能電池的充電階段還包括儲(chǔ)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(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。

基于上述，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。

基于上述，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，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。

本發(fā)明相對(duì)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(shuō)，本發(fā)明通過(guò)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(chǔ)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(duì)微電網(wǎng)內(nèi)電池的恒流、恒壓、浮動(dòng)充電控制，保證了儲(chǔ)能電池充電的精確控制，延長(zhǎng)了儲(chǔ)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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