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发明专利|一种微电网中储能电池系统的控制方法

北极星智能电网在线  来源:北极星智能电网在线    2017/11/3 10:37:06  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:摘要:本发明提供了一种微电网中储能电池系统的控制方法,包括步骤:1)建立微电网系统,配置储能电池和通过联络线连接的负荷的控制参数;2)测量储能电池的荷电电量SOC,并计算负荷有功功率与间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差;3)如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差大于零,则储能电池工作在放电模式;如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差小于零,则储能电池工作在充电模式,并根据储能电池荷电电量SOC选择储能电池的充电阶段;4)根据储能电池充放电状态下的控制模式选择间歇性电源的控制模式。该方法能够有效延长储能电池的充电寿命,提高了间歇性能源利用率和对电池充电的稳定性。

发明人:彭勇 段文辉 王鹏 姜祖明 魏华勇 黄梦兰 闫辉

1 .一种微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于,包括步骤:

1)建立微电网系统,配置储能电池和通过联络线连接的负荷的控制参数;

2)测量储能电池的荷电电量SOC,并计算负荷有功功率与间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差;

3)如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差大于零,则储能电池工作在放电模式;如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差小于零,则储能电池工作在充电模式,并根据储能电池荷电电量SOC选择储能电池的充电阶段;

4)根据储能电池充放电状态下的控制模式选择间歇性电源的控制模式。

2.根据权利要求1所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:配置储能电池和通过联络线连接的负荷的控制参数,包括将负荷分为重要负荷和可控负荷,负荷有功功率为重要负荷和可控负荷的功率之和。

3.根据权利要求2所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:储能电池工作在放电模式,且储能电池的荷电电量SOC<SOCMIN时,切除可控负荷,只为重要负荷供电,其中SOCMIN取值为0.5-0.6。

4.根据权利要求3所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:根据储能电池荷电电量SOC选择储能电池的充电阶段,包括将储能电池的充电阶段分为恒流快速充电阶段、恒压充电阶段和浮动充电阶段;当SOCMIN<SOC<SOC1储能电池处于恒流快速充电阶段;当SOC1<SOC<SOC2时,储能电池处于恒压充电阶段,当SOC2<SOC<SOC3储能电池处于浮动充电阶段;其中,SOC1取值为0.6-0.7,SOC2取值为0.7-0.9,SOC3取值为0.9-1.0。

5.根据权利要求4所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:储能电池的充电阶段还包括储能电池去极化阶段,采用定时去极化的方法,在一天中的某一固定时段对储能电池进行均衡充电,以消除储能电池单体之间电压、容量的不均衡现象。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:当储能电池工作在放电模式时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式;当储能电池工作在充电模式时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式或者恒功率控制模式。

7 .根据权利要求6所述的微电网中储能电池系统的控制方法,其特征在于:当储能电池工作在充电模式,且所述功率差小于储能电池所需的充电功率时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式;当储能电池工作在充电模式,所述功率差大于储能电池所需的充电功率时,间歇性电源工作在恒功率控制模式。

技术领域

本发明涉及微电网领域,具体的说,涉及了一种微电网中储能电池系统的控制方法。

背景技术

可再生能源的大量开发和使用,是未来电网的必然趋势,但是大多数可再生能源因为地理分散、波动性较大、电能质量不高等因素不能大规模的及时并入电网。近些年研究发现,建立微电网是解决这些分布式能源接入电网的有效途径之一。微电网是一种由电源和负荷共同组成的系统,为用户提供电能和热量。微电网有两种工作模式,正常情况下和电网连接实现并网运行,在电网故障或电能波动过大时从电网断开,实现孤岛运行。孤岛运行下,由于可再生能源输出的波动性、随机性、微型燃气轮机和燃料电池低速响应,快速的负荷波动会给微电网带来很大的问题。配备一定容量的储能装置可以增大系统惯性,提高系统的动态响应速度,改善电能质量,保障系统的安全稳定运行。为了解决可再生能源波动性较大等问题,并使分布式能源得到充分的利用,微电网中包含了相应的储能系统。储能电池储能,例如常见的铅酸电池、锂电池等,具有能量密度高,性能稳定、寿命长,可以大规模生产和应用等优点,在微电网系统中有广泛应用。

在传统的电池应用领域,例如电动汽车充电,电池的放电功率是随机变化的,但是其充电过程非常稳定,以保证其较长的使用寿命。因为大电网的稳定性,电池采用恒流快速充电、恒压充电、和浮动充电的模式。然而,在微电网中,间歇性电源不能提供稳定的能源,储能电池要提供频率电压支撑,其自身的充电功率是随着间歇性电源的发电功率随机变化的,因此储能电池的控制方法和微电网的控制方法需要协调一致,合理配合。现在的间歇性可再生能源大多数时间都工作在MPPT工作模式,储能电池的充电电流和电压毫无规律,严重影响储能电池的使用寿命。

为了解决以上存在的问题,人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足,从而提供一种设计科学、实用性强、配合合理、稳定性高、利用率高的微电网中储能电池系统的控制方法。

为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种微电网中储能电池系统的控制方法,包括步骤:1)建立微电网系统,配置储能电池和通过联络线连接的负荷的控制参数;2)测量储能电池的荷电电量SOC,并计算负荷有功功率与间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差;3)如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差大于零,则储能电池工作在放电模式;如果负荷有功功率和间歇性电源最大发电有功功率之间的功率差小于零,则储能电池工作在充电模式,并根据储能电池荷电电量SOC选择储能电池的充电阶段;4)根据储能电池充放电状态下的控制模式选择间歇性电源的控制模式。

基于上述,配置储能电池和通过联络线连接的负荷的控制参数,包括将负荷分为重要负荷和可控负荷,负荷有功功率为重要负荷和可控负荷的功率之和。

基于上述,储能电池工作在放电模式,且储能电池的荷电电量SOC可控负荷,只为重要负荷供电,其中SOCMIN取值为0.5-0.6。

基于上述,根据储能电池荷电电量SOC选择储能电池的充电阶段,包括将储能电池的充电阶段分为恒流快速充电阶段、恒压充电阶段和浮动充电阶段;当SOCMIN<SOC<SOC1储能电池处于恒流快速充电阶段;当SOC1<SOC<SOC2时,储能电池处于恒压充电阶段,当SOC2<SOC<SOC3储能电池处于浮动充电阶段;其中,SOC1取值为0.6-0.7,SOC2取值为0.7-0.9,SOC3取值为0.9-1.0。

基于上述,储能电池的充电阶段还包括储能电池去极化阶段,采用定时去极化的方法,在一天中的某一固定时段对储能电池进行均衡充电,以消除储能电池单体之间电压、容量的不均衡现象。

基于上述,当储能电池工作在放电模式时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式;当储能电池工作在充电模式时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式或者恒功率控制模式。

基于上述,当储能电池工作在充电模式,且所述功率差小于储能电池所需的充电功率时,间歇性电源工作在最大功率跟踪MPPT模式;当储能电池工作在充电模式,所述功率差大于储能电池所需的充电功率时,间歇性电源工作在恒功率控制模式。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步,具体的说,本发明通过合理设计逆变器容量、联络线功率和负荷有功功率,将储能电池充电模式与微电网控制模式相配合,实现了对微电网内电池的恒流、恒压、浮动充电控制,保证了储能电池充电的精确控制,延长了储能电池寿命,提高了微电网内的稳定性,其具有设计科学、实用性强、配合合理、稳定性高、利用率高的优点。

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