一种多级型在线式移动储能供电系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种移动储能系统和控制方法，具体设及一种多级型在线式移动储能 供电系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会对电力能源的依赖性日益增强，用电需求的迅猛增长，供电质量要 求越来越高，突然的断电必然会给人们的正常生活秩序和社会的正常运转造成破坏，特别 是对于一级负荷中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大的政治影响或经济损失。 作为电网应急供电设备的主要力量，移动式电源车具有机动灵活、技术成熟、启动迅速等诸 多优点，在政治保电、城市电网应急、对抗重大自然灾害W及电力紧缺地区临时用电等中小 型用电场所发挥日趋显著的作用。此外，在一些全年用电负载率低，峰值用电具有时段性或 季节性的地区同样需要移动式电源车，在此类地区使用移动式应急电源车作为供电补充， 可W有效减小用电峰值，缓解电网压力同时可W减小配变的设计容量，提高农网设备利用 率W及供电效率。
[0003] 目前移动式供电系统多采用柴油发电机作为备用电源，但柴油发电机启动时间长 需5~30s，供电电压、频率波动大、效率低，而且柴发的使用将不可避免的带来环境和噪声 污染。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种多级型在线式移动储能供电系统 及其控制方法，本发明能够实现并/离网两种模式的无缝切换，实现对用户的在线供电，提 高储能系统使用寿命，降低系统运行成本。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种多级型在线式移动储能供电系统控制方法，所述方法包括如下步骤：
[0007] (1)采集电网及系统运行数据；
[000引（2)根据采集数据判断电网运行状态，若运行正常则计算电网侧PCS的充电功率 Pi#pcs和负载侧PCS的放电功率P2#pcs，并进入步骤(3);否则电网侧PCS停机，负载侧PCS做V/F 运行，直流母线侧DC/DC做恒压控制运行，并跳转至步骤(1);
[0009] (3)判断电网是否发生故障，若是则电网侧PCS停机，负载侧PCS做V/F运行，直流母 线侧DC/DC做恒压控制运行，否则根据S0C状态进行控制。
[0010]优选的，所述步骤（1)中，所述采集电网及系统运行数据包括电网侧电压Ugrid、电 流Igrid，电网侦阳CS交流侧电压Ui#Pcs、电流Ii#pcs、直流侧电流Idc_i#pcs，负载侦阳CS交流侧电压 U2#PCS、电流I2#PCS、直流侧电流Idc_2#pcs，直流母线侦阳C/DC电压化C、电流Idc，储能系统输出电 压化at、电流iBat和储能系统的荷电状态S0C。
[0011] 优选的，所述步骤(2)中，所述采集数据包括电网侧电压和电流数据。
[0012] 优选的，所述步骤(2)中，所述计算电网侧PCS的充电功率Pi#pcs和负载侧PCS的放电 功率P2#PCS的公式如下：
[0013]
(1)
[0014] 优选的，所述步骤(3)中，根据所述S0C状态将所述储能系统电量划分5个区域，所 述5个区域包括：
[001引当S0C含SOCmin时，为所述储能系统电量偏低区；
[0016] 当SOOSOCmin且S0C<S0Cs2时，为所述储能系统电量偏低滞环区；
[0017] 当so。S0Cs2且S0C<S0Csi时，为所述储能系统电量适当区；
[001引当S0C> SOCsi且S0C<S0CmaJ寸，为所述储能系统电量偏高滞环区；
[0019]当so。SOCmaJ寸，为所述储能系统电量偏高区；
[0020] 其中，S0Cmax、S0Cmin分别为储能单元荷电状态的最大、最小值，S0Csl、S0Cs2分别为 额定状态的上下限，且S0Cmin<S0Cs2<SOCsl<SOCmax。
[0021 ]优选的，所述步骤(3)中，所述根据SOC状态进行控制包括如下情况：
[0022] 当S0C<S0Cmin时增大Pi#pcs，使Pi#pcs>P2#pcs，该状态下通过1#PCS向储能系统充电， 保证储能电量，直至SOOSOCsi;
[002；3]当 SOOSOCmin 时做进一步判断，若 SOOSOCmax 则减小 Pl#PCS，使 Pl#PCS<P2#PCS，该状 态下负荷用电量大于电网输出电量，不足部分通过储能放电补充，降低储能系统电量，直至 S0C<S0Cs2；
[0024] 若SOC < 95%时则调整Pi#pcs大小，使Pi#pcs = P2#pcs，该状态下负荷用电量与电网输 出电量相同，储能系统保持当前电量。
[0025] 优选的，一种多级型在线式移动储能供电系统，所述系统包括交直流变换单元、储 能系统和监控平台；
[00%] 所述交直流变换单元包括电网侧PCS和负载侧PCS,其中所述电网侧PCS用于AC/DC 变换，与电网相连，电网正常时做恒压运行保证所述储能系统电量充足，电网故障时停机； 所述负载侧PCS用于DC/AC变换，与负荷相连，保证对负荷的供电；
[0027] 所述储能系统与所述电网侧PCS和所述负载侧PCS的直流侧相连，电网出现故障时 用于直流源为所述负载侧PCS提供稳定的直流电压；
[0028] 所述监控平台实现与所述电网侧PCS、所述负载侧PCS和所述储能系统的双向通 讯，用于监测各装置的运行状态并进行协调控制。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0030] 本发明的储能系统启动时间短，多为毫秒级，能够实现并/离网两种运行模式的无 缝切换。对储能系统的优化充放电，提高储能系统使用寿命，降低系统运行成本。同时移动 式储能系统既可W作为电源，又可与配电网互动，在用电低谷时充电，用电高峰时放电，达 到削峰填谷、提高电能质量、整合和充分利用电能、缓解用电高峰期供电压力的目的，具有 重要的经济和社会效益。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明提供的一种多级型在线式移动储能供电系统的结构图
[0032] 图2是本发明提供的一种多级型在线式移动储能供电系统的控制方法流程图
[0033] 图3是本发明提供的储能系统电量分区的示意图
[0034] 图4是本发明提供的多级型在线式移动储能供电系统实验的结构图
[0035] 图5是本发明提供的并网情况下系统空载运行波形图
[0036] 图6是本发明提供的系统带20kW负荷运行波形图
[0037] 图7是本发明提供的电网故障时系统波形图
[0038] 图8是本发明提供的电网故障恢复时系统波形图
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0040] 本发明的目的在于实现移动式供电系统的在线式供电，并网情况下系统协调电网 侦阳CS，直流母线侧DC/DC出力保证，保证储能系统电量，保证负载侦阳CS恒压恒频输出；离网 情况下通过协调直流侧储能输出，保证负载侧PCS对负荷供电；并离网模式切换时协调网侧 PCSW及母线侧DC/DC运行，保证直流母线电压稳定，实现负载侧PCS的稳定输出，实现系统 并离网无缝切换。
[0041] 如图1所示，为多级型在线式移动储能供电系统拓扑，主要由交直流变换单元、储 能单元W及监控系统Ξ部分构成。通过该系统能够保证对所接入负荷的可靠供电，各部分 功能如下：
[0042] 交直流变换单元:该部分由两台PCS组成，其中网侧PCS做AC/DC变换，与电网相连， 电网正常时做恒压运行保证储能单元电量充足，电网故障时停机。负载侧PCS做DC/AC变换， 与负荷相连，保证对负荷的可靠供电；
[0043] 储能单元:与AC/DC变换单元和DC/AC变换单元的直流侧相连，电网出现故障时作 为直流源为DC/AC提供稳定的直流电压，保证其正常V/F运行。同时为了便于控制，将储能单 元电量划分为如图2所示5个区域，其中S0Cmax、S0Cmin分别为储能单元荷电状态的最大、最小 值，SOCsl、S0Cs2分别为额定状态的上下限。S0C丽、SOCmin、SOCsl、S0Cs2具体值需根据储能类型 W及实际需求进行设定；
[0044] 监控系统：监控系统可实现与AC/DC变换单元、DC/AC变换单元W及储能单元的双 向通讯，监测各装置的运行状态并进行协调控制，保证整个系统安全可靠的运行。
[0045] 图3所示为多级