br>[0054] 图9为传统定下垂控制器此时间段下直流侧储能系统的电池 SOC变化。
[0055] 图10为使用本发明所提及方法电池储能系统运行过程中的SOC的变化曲线。
[0056] 图Ila)为变、定下垂控制逆变器出力图。
[0057] 图lib)为变下垂控制器运行过程中下垂系数的变化。
[0058] 图12为补偿前后及发明的变下垂控制方法和传统定下垂控制策略补偿后的电网 频率波动。
[0059] 图13为电池储能系统侧的电流出力情况。
[0060] 图14为变下垂控制方法和传统定下垂控制的SOC的变化曲线。
[0061] 图15为对应变下垂控制方法和传统定下垂控制方法在A，B两个充放电事件放电 时所消耗的有效电量变化。
[0062] 图16为虚拟同步发电机的功频控制器的输入输出结构框图。
【具体实施方式】
[0063] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
[0064] 如图1所示，一种基于变下垂控制的电池储能系统充放电控制系统，包括：电池储 能系统、数据采集单元和虚拟同步发电机的功频控制器，所述电池储能系统通过逆变器连 接至电网系统中，所述数据采集单元实时采集电池储能系统的荷电状态SOC值，根据荷电 状态SOC值选取相应的下垂系数计算函数，得到修正下垂系数，并把得到的修正下垂系数 输入至虚拟同步发电机的功频控制器，所述虚拟同步发电机的功频控制器的输出量调节逆 变器的有功出力，进而对电池储能系统的充放电深度进行控制和修正。
[0065] 本实施例中的电池储能系统为蓄电池，其中，本发明的基于变下垂控制的电池储 能系统充放电控制系统的具体工作过程为：
[0066] 通过检测电池组的荷电状态SOC值，利用本发明所提出的控制方法，通过调整功 频控制器的下垂系数，修正传统虚拟同步发电机的功率输出，进而间接的控制蓄电池的充 放电，使其能够始终工作在对电池有利的SOC区间。其原理是通过修正原始虚拟同步发电 机的并网功率，将影响蓄电池寿命的几个关键指标考虑到整体的控制策略上来，从而使整 个充放电过程都保证在不损害蓄电池的基础上。
[0067] 如图2是原始虚拟同步发电机控制器框图，其中Pm_VSG是虚拟同步发电机算法输 入的机械功率，P n_VSG电池储能系统有功功率给定值，此值可以由电网调度给定；kp_VSG为 功频控制器下垂系数的值。Δ f为fn_VSG与f_Grid的差值，其中fn_VSG为频率参考值，f_ Grid为电网频率的检测值。由图2所示的虚拟同步发电机控制器框图，可知虚拟同步发电 机的输出功率满足式（1. 1)。
[0068] Pm_VSG = Δ f/kp_VSG+Pn_VSG (I. I)
[0069] 虚拟同步发电机的转子运动方程为：
【主权项】
1. 一种基于变下垂控制的电池储能系统充放电控制系统的控制方法，其特征在于，包 括： 步骤一：划分电池储能系统的电荷状态SOC值成若干个SOC区间，并确定每个SOC区间 充电和放电工况下的下垂系数计算函数； 步骤二：检测当前时刻的电池储能系统的荷电状态S0C，并确定其所处的SOC区间； 步骤三：根据确定的SOC区间，判断电池储能系统的当前运行工况，进而选取相应的下 垂系数计算函数得到修正的下垂系数； 步骤四：利用步骤三计算得到的修正下垂系数，作为此运行工况下电池储能系统的下 垂系数，并输入至虚拟同步发电机的功频控制器中得到修正虚拟同步发电机的输出功率； 步骤五：修正后虚拟同步发电机的输出功率调节逆变器的有功出力，进而对电池储能 系统的充放电深度进行控制和修正。
2. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤一中的SOC区间充电和 放电工况，包括只充不放、充电优先、正常充放电区间、放电优先和只放不充工况。
3. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤一中的电池储能系统 的电荷状态SOC值处于只充不放工况下的下垂系数计算函数为： kpid= 〇 kpic=k4*(a-S0C)+kplc；soc=a 其中，kpld为放电工况的下垂系数，kpl。为充电工况的下垂系数，SOC为电池储能系统的 当前的电荷状态SOC值；a为电池储能系统处于只充不放工况的电荷状态SOC最大值；匕为 系数心1。，3。。= 3为当5(^ = 3时的充电工况的下垂系数。
4. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述电池储能系统的电荷状态 SOC值处于充电优先工况下的下垂系数计算函数为： kpid=k(b-SOC)+kpld0 kpic=k3* (b-SOC)+kplc0 其中，kpld为放电工况的下垂系数，kpl。为充电工况的下垂系数，SOC为电池储能系统的 当前的电荷状态SOC值；b为电池储能系统处于放电优先工况的电荷状态SOC最大值；1^和 k3均为系数；kplc;(l和kpld(l分别是正常充放电区间的下垂系数的初始值。
5. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述电池储能系统的电荷状态 SOC值处于正常放电区间工况下的下垂系数计算函数为： kpid_kpld〇kpickpic〇 其中，kpld为放电工况的下垂系数，kpl。为充电工况的下垂系数；kple(l和kpld(l分别是正常 充放电区间的下垂系数的初始值。
6. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述电池储能系统的电荷状态 SOC值处于放电优先工况下的下垂系数计算函数为： kpid=k3*(SOC-(l-b))+kpldo kpic=k^(SOC-d-b))+^^ 其中，kpld为放电工况的下垂系数，kpl。为充电工况的下垂系数，SOC为电池储能系统的 当前的电荷状态SOC值；b为电池储能系统处于放电优先工况的电荷状态SOC最大值；1^和 k3均为系数；kplc;(l和kpld(l分别是正常充放电区间的下垂系数的初始值。
7. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述电池储能系统的电荷状态 SOC值处于只放不充工况下的下垂系数计算函数为： kpid=k4* (S0C- (1-a)) +kpld；soc= kpic= 〇 其中，kpld为放电工况的下垂系数，kpl。为充电工况的下垂系数，SOC为电池储能系统的 当前的电荷状态SOC值；a为电池储能系统处于只充不放工况的电荷状态SOC最大值；匕为 系数心1。，3。。=1_3为当5(^=11时的充电工况的下垂系数。
8. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤三中的电池储能系统 的当前运行工况的判断由电网额定频率与当前电网的实际运行频率的差值Af确定，Af > 〇选择放电工况下垂系数，Af< 0选择充电工况下垂系数。
9. 如权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述步骤四中的修正后的虚拟 同步发电机的输出功率的表达式为： Pe-VSG=Af/kp_VSG+Pn_VSG 其中，Pe_VSG代表虚拟同步发电机的输出电磁功率；Pn_VSG为电池储能系统有功功率 给定值，此值由电网调度给定；kp_VSG为功频控制器下垂系数的值。
10. -种基于变下垂控制的电池储能系统充放电控制系统，其特征在于，包括： 电池储能系统、数据采集单元和虚拟同步发电机的功频控制器，所述电池储能系统通 过逆变器连接至电网系统中，所述数据采集单元实时采集电池储能系统的荷电状态SOC值，根据荷电状态SOC值选取相应的下垂系数计算函数，得到修正下垂系数，并把得到的修 正下垂系数输入至虚拟同步发电机的功频控制器，所述虚拟同步发电机的功频控制器的输 出量调节逆变器的有功出力，进而对电池储能系统的充放电深度进行控制和修正。
【专利摘要】本发明公开了一种基于变下垂控制的电池储能系统充放电控制方法及系统，该方法包括划分电池储能系统的电荷状态SOC值成若干个SOC区间，并确定每个SOC区间充电和放电工况下的下垂系数计算函数；检测当前时刻的电池储能系统的荷电状态SOC，并确定其所处的SOC区间；根据确定的SOC区间，判断电池储能系统的当前运行工况，来选取相应的下垂系数计算函数得到修正的下垂系数；利用步骤三计算得到的修正下垂系数，作为此运行工况下电池储能系统的下垂系数，并输入至虚拟同步发电机的功频控制器中得到修正虚拟同步发电机的输出功率；修正后虚拟同步发电机的输出功率调节逆变器的有功出力，进而对电池储能系统的充放电深度进行控制和修正。
【IPC分类】H02J3-28, H02J3-38
【公开号】CN104795831
【申请号】CN201510240381
【发明人】程新功, 王超, 宗西举, 王成友, 任宏伟, 魏雯, 罗磊, 张静亮, 殷文月, 李石清, 麻延玮
【申请人】济南大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月12日