混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法
【专利摘要】本发明是一种混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特点是：采用超级电容和蓄电池互补对风光输出功率进行两级平抑，两级平抑均采用同一算法，对所需平滑的风光输出功率及储能元件自身剩余容量等数据进行采集、分析，计算风光输出功率期望值，同时考虑风光功率波动大小及储能元件的荷电状态对移动步长进行优化控制；最终以风光输出功率实际值对期望值的偏差作为储能元件的平抑目标，控制储能单元充放电，实现对风光输出功率的平滑。能够在维持风电、光伏最大功率输出的基础上，通过对蓄电池和超级电容的灵活、快速控制，实现了风光输出功率波动的平抑，有效的改善了电能质量，提高了能源利用率和电网对可再生能源的接纳能力。
【专利说明】混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，属于电能质量领域。
【背景技术】
[0002]出于一次能源枯竭和环境保护的考虑，世界范围内都把发展可再生能源作为重要战略。近年来，我国风电、光伏装机容量大幅度增加，而并网发电增长缓慢，其原因在于风能和太阳能所具有的随机性和波动性对风电并网消纳提出了巨大的挑战。调节分布式电源本身可以在一定程度上减小分布式电源的出力波动，但同时也降低了可再生能源的有效利用率；储能技术的快速发展为平抑风电、光伏输出功率波动提供了新思路，可在不影响风能和太阳能最大功率跟踪的基础上，对风光出力进行“跨越时间”的调整，减小风光出力波动，提高电网稳定性和对可再生能源的接纳能力。
[0003]目前国内外学者已对储能平抑可再生能源输出功率波动的方法进行了大量研究，应用较为普遍的是基于一阶低通滤波原理的平抑方法。本发明从较为简单的移动平均算法出发，采用超级电容和蓄电池两种互补元件对风光输出功率进行两级平抑，减小风电、光伏并网对电网的影响，从而改善电能质量，提高电网对可再生能源的接纳能力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是在维持风电、光伏最大功率输出的基础上，通过对蓄电池和超级电容的灵活、快速控制，实现风光输出功率波动的平抑，从而减小分布式电源对并网系统的影响。
[0005]混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，主要包括如下步骤:
[0006](I)采用超级电容和蓄电池两种互补元件对风光输出功率进行两级平抑，由容量较小、响应快速，能短时提供较大功率输出特性的功率型储能元件(超级电容)对原始风光输出功率中的高频、尖峰波动进行第一级平抑；而容量较大，响应速度相对较慢的能量型元件(蓄电池)在超级电容平抑的基础上进行第二级平抑，使得两级平抑后的风光储一体化发电系统输出有功功率满足并网需求。
[0007](2)风光输出功率期望值的制定
[0008]系统采样间隔为At，初始时刻为V当前时刻ti=(1-l) At，采集风电、光伏出力Pwt、Ppv。利用简单移动平均算法制定平抑功率期望值:
【权利要求】
1.一种混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特征在于，它包括如下步骤: (1)利用简单移动平均算法制定风光输出功率期望值 系统采样间隔为At，初始时刻为，当前时刻ti=(1-l) At，采集风电、光伏出力Pwt、Ppv，则平抑功率期望值为:
2.根据权利要求1所述的混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特征在于:采用超级电容和蓄电池两种互补元件对风光输出功率进行两级平抑，根据两种元件自身特点，由容量较小、响应快速，能短时提供较大功率输出特性的功率型储能元件一超级电容对原始风光输出功率中的高频、尖峰波动进行第一级平抑；而容量较大，响应速度相对较慢的能量型元件一蓄电池在超级电容平抑的基础上进行第二级平抑。
3.根据权利要求1所述的混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特征在于:所述步骤(2)中α(| ΔΡ|)为定义的权重系数，用以表征功率波动量大小对移动步长η的贡献，移动步长η与I ΛΡ|成正比，当功率波动量I ΛΡ|较大时，所需储能装置对功率波动进行的补偿也较大，需增大移动步长后再进行控制，从而Q (I ΛΡ|)随之增大。α(|ΛΡ|)设计为:
α (I Δ P I) =a.ΔΡ|, (a>0)，其中 a 为控制参数。
4.根据权利要求1所述的混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特征在于:所述步骤(2)中β (SOC)为定义的权重系数，用以表征储能单元荷电状态对移动步长η的贡献，P(SOC)的取值包含两种模式:储能装置处于放电模式时，如此时荷电状态充足，增大移动步长可以充分利用储能装置，因此β (SOC)设计为:β JSOO=Ii1.S0C+b1；(&>()，且SOC≥SOCmin);而当储能装置处于充电模式下，荷电状态越充足，储能元件所能进行的补偿作用越小，应减小移动步长n，防止储能装置过充电，此时β (SOC)设计为:β2 (SOC) =k2.S0C+b2, (k2〈0，且 SOC ( SOCmax)，其中 SOCmin 为储能元件荷电状态下限，SOCmax为荷电状态上限，k1、k2、b1、b2均为控制参数。
5.根据权利要求1所述的混合储能系统平抑风光输出功率波动的控制方法，其特征在于:所述步骤(2)中0和β依据系统实际情况来制定，由于移动步长η为整数，因此所取的α和β应满足和为整数的条件，储能系统荷电状态十分关键，决定了储能装置补偿功率波动的能力，因此有β (SOC) >α( |ΔΡ|)，且在储能装置荷电状态低于下限时，禁止放电，n=0；荷电状态高于上限时，禁止充电，n=0。
【文档编号】H02J3/24GK103595068SQ201310573429
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】张雅超, 王永利, 李卫国, 陈厚合, 辛业春, 王玲 申请人:国家电网公司, 吉林省电力有限公司吉林供电公司, 辽宁省电力有限公司本溪供电公司, 东北电力大学