专利名称：一种混合储能光伏电站的功率调节方法
技术领域：
本发明涉及一种将超级电容器和磷酸铁锂电池构成的混合储能系统应用于大容量光伏发电系统时、光伏电站输出有功功率的控制方法，属发电技术领域。
背景技术：
兆瓦级光伏发电系统又称为光伏电站，它不同于现有的小容量光伏发电系统，光伏电站通常采用并网运行方式。由于受光照强度和温度等自然因素的影响，电站中光伏电源的有功出力具有较大波动性，所以，直接并网运行会产生一系列的问题，如引起电网运行不稳定、供电质量差、参与电网调度困难等。解决上述问题的有效措施就是在光伏电站中加入储能装置，如果储能装置性能良好且控制方法得当，既能提高光伏电站的供电电能质量， 又可以使光伏电站能够灵活地参与电网调度，增强电网运行稳定性。
目前，已有将无源并联结构的超级电容器与蓄电池构成的混合储能系统用于小型光伏发电系统的研究文献。由于蓄电池循环寿命短，频繁大功率小容量充放电会极大地缩短蓄电池的使用寿命，而超级电容器循环寿命长、充放电速度快、功率密度大，这种无源并联结构利用超级电容器对蓄电池进行充电控制调节，可以使得蓄电池的充电电流比较平缓，以延长蓄电池的使用寿命。但是，这种结构方式下，蓄电池放电过程得不到有效控制， 不能实现对超级电容器与蓄电池输出功率的精确调节。文献中提到的混合储能系统从结构上考虑无法实现对光伏电站电能质量的调控，也不能实现联网光伏电站参与电网调度的任务。
磷酸铁锂电池相比于普通蓄电池在性能方面具有更大的优势，它储能密度大、没有记忆效应，在充放电循环次数方面也有了很大的提高。因此，将磷酸铁锂电池与超级电容器组成的混合储能系统分别通过电能传输控制器接于光伏电站的直流母线上，加以相应的 “柔性化”储能系统调控策略，非常适用于输出功率频繁波动、负载随机变化、参与电网调度极其困难的联网光伏电站中。目前这类混合储能系统在光伏电站运行过程中的控制方法还不成熟，致使混合储能系统的优势无法充分发挥，极大地限制了光伏电站技术在国内的推广和应用。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷、提供一种能改善光伏电站供电电能质量并使光伏电站可以参与电网调度的混合储能光伏电站的功率调节方法。
本发明所称问题是以下述技术方案实现的一种混合储能光伏电站的功率调节方法，所述方法在光伏电站运行过程中实时检测其直流母线电压及分别通过两个双向DC/DC控制器与直流母线相连的超级电容器组和锂电池组的电压，实时检测光伏电源的有功出力，同时快速计算达到光伏电站电能质量调控目标或完成调度任务所需超级电容器组和锂电池组的出力值，并根据计算结果控制两个双向 DC/DC控制器的运行状态，从而实现对超级电容器组和锂电池组充放电过程的控制。
上述混合储能光伏电站的功率调节方法，它按照以下步骤进行a.在光伏电站运行过程中实时检测超级电容器组、锂电池组和直流母线的电压，实时检测光伏电源的有功出力，并根据电网调度要求确定由超级电容器组和锂电池组构成的混合储能系统的运行模式是电能质量调控模式还是主动可调度模式；b.混合储能系统出力值的确定①、如果电网调度要求混合储能系统的运行模式为电能质量调控模式，将控制目标设定为保证直流母线供电系统的高质量稳定；首先判断直流母线电压是否满足电能质量标准要求，如果满足电能质量标准要求、则混合储能系统原有控制状态不变；如果不满足电能质量标准要求，控制规则分为两种若直流母线电压低于标准下限，即低于额定电压的95%，则对混合储能系统进行发电控制；若直流母线电压高于标准上限，即高于额定电压的105%，则对混合储能系统进行充电控制；混合储能系统的发电功率和充电功率流经双向 DC/DC控制器I和双向DC/DC控制器II，其出力大小和方向取决于双向DC/DC控制器I和II 中电力电子器件的控制方法；若直流母线运行电压为UD、额定电压为Un、直流母线端短路阻抗为X，则混合储能系统输出控制功率为
权利要求
1.一种混合储能光伏电站的功率调节方法，它采用超级电容器和锂电池构成光伏电站混合储能系统，其特征在于，所述方法在光伏电站运行过程中实时检测其直流母线电压及分别通过两个双向DC/DC控制器与直流母线相连的超级电容器组和锂电池组的电压，实时检测光伏电源的有功出力，同时快速计算达到光伏电站电能质量调控目标或完成调度任务所需超级电容器组和锂电池组的出力值，并根据计算结果控制两个双向DC/DC控制器的运行状态，从而实现对超级电容器组和锂电池组充放电过程的控制。
2.根据权利要求I所述混合储能光伏电站的功率调节方法，其特征在于，它按照以下步骤进行 a.在光伏电站运行过程中实时检测超级电容器组、锂电池组和直流母线的电压，实时检测光伏电源的有功出力，并根据电网调度要求确定由超级电容器组和锂电池组构成的混合储能系统的运行模式是电能质量调控模式还是主动可调度模式； b.混合储能系统出力值的确定 ①、如果电网调度要求混合储能系统的运行模式为电能质量调控模式，将控制目标设定为保证直流母线供电系统的高质量稳定；首先判断直流母线电压是否满足电能质量标准要求，如果满足电能质量标准要求、则混合储能系统原有控制状态不变；如果不满足电能质量标准要求，控制规则分为两种若直流母线电压低于标准下限，即低于额定电压的95%，则对混合储能系统进行发电控制；若直流母线电压高于标准上限，即高于额定电压的105%，则对混合储能系统进行充电控制；混合储能系统的发电功率和充电功率流经双向DC/DC控制器I和双向DC/DC控制器II，其出力大小和方向取决于双向DC/DC控制器I和II中电力电子器件的控制方法； 若直流母线运行电压为UD、额定电压为Un、直流母线端短路阻抗为X，则混合储能系统输出控制功率为
全文摘要
一种混合储能光伏电站的功率调节方法，它在光伏电站运行过程中实时检测其直流母线电压及分别通过两个双向DC/DC控制器与直流母线相连的超级电容器组和锂电池组的电压，实时检测光伏电源的有功出力，同时快速计算达到光伏电站电能质量调控目标或完成调度任务所需超级电容器组和锂电池组的出力值，并根据计算结果控制两个双向DC/DC控制器的运行状态，从而实现对超级电容器组和锂电池组充放电过程的控制。本发明充分发挥了锂电池能量密度大和超级电容器循环寿命高、功率密度大的优点，可以很好地解决光伏电站并网运行存在的电能质量差和参与电网调度困难的问题，为光伏电站的推广应用铺平了道路。
文档编号H02J3/46GK102931687SQ20121038621
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者张建成, 鲍雪娜, 王银明, 张改利, 梁廷婷 申请人:华北电力大学(保定)