發明專利｜一種微電網中儲能電池系統的控制方法

2017-11-03 14:41:39 北極星智能電網在線　點擊量：評論 (0)

摘要：本發明提供了一種微電網中儲能電池系統的控制方法，包括步驟：1)建立微電網系統，配置儲能電池和通過聯絡線連接的負荷的控制參數;2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負荷有功功率與間歇性電源最大發電有

摘要：本發明提供了一種微電網中儲能電池系統的控制方法，包括步驟：1)建立微電網系統，配置儲能電池和通過聯絡線連接的負荷的控制參數;2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負荷有功功率與間歇性電源最大發電有功功率之間的功率差;3)如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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;如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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，并根據儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;4)根據儲能電池充放電狀態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定性。

發明人：彭勇段文輝王鵬姜祖明魏華勇黃夢蘭閆輝

1 .一種微電網中儲能電池系統的控制方法，其特征在于，包括步驟：

1)建立微電網系統，配置儲能電池和通過聯絡線連接的負荷的控制參數;

2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負荷有功功率與間歇性電源最大發電有功功率之間的功率差;

3)如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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;如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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，并根據儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;

4)根據儲能電池充放電狀態下的控制模式選擇間歇性電源的控制模式。

2.根據權利要求1所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，其特征在于：配置儲能電池和通過聯絡線連接的負荷的控制參數，包括將負荷分為重要負荷和可控負荷，負荷有功功率為重要負荷和可控負荷的功率之和。

3.根據權利要求2所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，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，切除可控負荷，只為重要負荷供電，其中SOCMIN取值為0.5-0.6。

4.根據權利要求3所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，其特征在于：根據儲能電池荷電電量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SOCMIN<SOC<SOC1儲能電池處于恒流快速充電階段;當SOC1<SOC<SOC2時，儲能電池處于恒壓充電階段，當SOC2<SOC<SOC3時，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.根據權利要求4所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，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，采用定時去極化的方法，在一天中的某一固定時段對儲能電池進行均衡充電，以消除儲能電池單體之間電壓、容量的不均衡現象。

6.根據權利要求1-5任一項所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，其特征在于：當儲能電池工作在放電模式時，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當儲能電池工作在充電模式時，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 .根據權利要求6所述的微電網中儲能電池系統的控制方法，其特征在于：當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，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當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，間歇性電源工作在恒功率控制模式。

技術領域

本發明涉及微電網領域，具體的說，涉及了一種微電網中儲能電池系統的控制方法。

背景技術

可再生能源的大量開發和使用，是未來電網的必然趨勢，但是大多數可再生能源因為地理分散、波動性較大、電能質量不高等因素不能大規模的及時并入電網。近些年研究發現，建立微電網是解決這些分布式能源接入電網的有效途徑之一。微電網是一種由電源和負荷共同組成的系統，為用戶提供電能和熱量。微電網有兩種工作模式，正常情況下和電網連接實現并網運行，在電網故障或電能波動過大時從電網斷開，實現孤島運行。孤島運行下，由于可再生能源輸出的波動性、隨機性、微型燃氣輪機和燃料電池低速響應，快速的負荷波動會給微電網帶來很大的問題。配備一定容量的儲能裝置可以增大系統慣性，提高系統的動態響應速度，改善電能質量，保障系統的安全穩定運行。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，微電網中包含了相應的儲能系統。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，性能穩定、壽命長，可以大規模生產和應用等優點，在微電網系統中有廣泛應用。

在傳統的電池應用領域，例如電動汽車充電，電池的放電功率是隨機變化的，但是其充電過程非常穩定，以保證其較長的使用壽命。因為大電網的穩定性，電池采用恒流快速充電、恒壓充電、和浮動充電的模式。然而，在微電網中，間歇性電源不能提供穩定的能源，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電功率隨機變化的，因此儲能電池的控制方法和微電網的控制方法需要協調一致，合理配合。現在的間歇性可再生能源大多數時間都工作在MPPT工作模式，儲能電池的充電電流和電壓毫無規律，嚴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解決方案。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種設計科學、實用性強、配合合理、穩定性高、利用率高的微電網中儲能電池系統的控制方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種微電網中儲能電池系統的控制方法，包括步驟：1)建立微電網系統，配置儲能電池和通過聯絡線連接的負荷的控制參數;2)測量儲能電池的荷電電量SOC，并計算負荷有功功率與間歇性電源最大發電有功功率之間的功率差;3)如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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;如果負荷有功功率和間歇性電源最大發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，并根據儲能電池荷電電量SOC選擇儲能電池的充電階段;4)根據儲能電池充放電狀態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絡線連接的負荷的控制參數，包括將負荷分為重要負荷和可控負荷，負荷有功功率為重要負荷和可控負荷的功率之和。

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可控負荷，只為重要負荷供電，其中SOCMIN取值為0.5-0.6。

基于上述，根據儲能電池荷電電量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SOCMIN<SOC<SOC1儲能電池處于恒流快速充電階段;當SOC1<SOC<SOC2時，儲能電池處于恒壓充電階段，當SOC2<SOC<SOC3時，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，采用定時去極化的方法，在一天中的某一固定時段對儲能電池進行均衡充電，以消除儲能電池單體之間電壓、容量的不均衡現象。

基于上述，當儲能電池工作在放電模式時，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當儲能電池工作在充電模式時，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，間歇性電源工作在最大功率跟蹤MPPT模式;當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，間歇性電源工作在恒功率控制模式。

本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，本發明通過合理設計逆變器容量、聯絡線功率和負荷有功功率，將儲能電池充電模式與微電網控制模式相配合，實現了對微電網內電池的恒流、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，提高了微電網內的穩定性，其具有設計科學、實用性強、配合合理、穩定性高、利用率高的優點。