一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，所述方法通过功率采集模块实时采集间歇式电源的输出功率P；具体步骤为：1、获取间歇式电源的平抑目标功率Pg(k)；2、分析混合储能系统的功率值和荷电状态SOC；3、依据储能系统的输出功率值和荷电状态对输出功率P进行平抑。和现有技术相比，本发明提供的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，能够对功率波动进行简单高效的平抑处理，提高间歇式电源发电的稳定性和可靠性。
【专利说明】一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合储能系统控制方法，具体涉及一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法。
【背景技术】
[0002]来自能源、环境的压力使得可再生能源发电得到了越来越多的应用。可再生能源发电具有间歇性和随机性特点，研究表明，并网运行的可再生能源等间歇性电源对电网安全性、稳定性、电能质量等多方面造成冲击和影响。因此，通过再用间歇式电源的自我调节，使并网功率波动等参数满足并网标准。但是，间歇式电源输出功率呈现明显的波动性，给电力系统的可靠、稳定运行带来一定挑战，且使得间歇式电源发电电能严重浪费，影响间歇式电源的经济效益。
[0003]由于储能系统由于能够实现电能的时空转移，将其应用在间歇式电源发电过程中，能够有效解决间歇式电源的随机性和波动性问题。储能系统包括能量型储能系统和功率型储能系统；能量型储能系统包括蓄电池储能、抽水储能等，具有较高的能量密度，但循环寿命较短，不适于频繁的充放电转换；功率型储能系统包括超级电容器储能、飞轮储能、超导储能等，具有功率密度大、响应速度快、循环寿命长等特点，但其容量相对较小。混合储能系统(Hybrid Energy Storage System,HESS)为功率型-能量型储能介质构成的储能系统，具有很好的互补性，集成了循环次数高、功率密度高和容量大等优点，解决了单独使用功率型或能量型储能系统受能量密度和运行寿命等因素制约的问题，能够有效平抑间歇式电源功率的波动。
[0004]其次，利用低通滤波器分解间歇式电源功率信号获取平抑目标功率及储能充放电功率的方法已被广泛采用，如申请号为201210478988.3，名称为“利用复合储能技术平抑风光发电系统输出功率波动的方法”的中国专利申请公开了一种通过对低通滤波器滤波时间常数的实时优化从而有效平抑了风光发电系统的输出功率波动的方法，但是该方法中低通滤波器时间常数的确定及优化主要依据主观经验，而非从数据本身的细节特征及不同类型储能系统的具体性能特点出发，有一定局限性。
[0005]综上，提供一种能够简单、高效平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法显得尤为重要。
【发明内容】
[0006]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，所述方法通过功率采集模块实时采集所述间歇式电源的输出功率P;所述方法包括下述步骤:
[0007]步骤1:获取所述间歇式电源的平抑目标功率Pg (k)；
[0008]步骤2:分析所述混合储能系统的功率值和荷电状态SOC ；以及
[0009]步骤3:对所述输出功率P进行平抑。[0010]优选的，所述步骤I中对所述输出功率P进行快速傅里叶变换后通过小波包分解方法获取所述平抑目标功率Pg (k);将所述输出功率P的频域信号分解为个η = 2N频段，N为
小波包分解的层数；第N层的η个所述频段的k时段的功率分量值分别为P1 (k)、P2 (k).....Pnl(k)、Pnl+1(k)、Pnl+2(k).....Pn(k)，第I个所述频段的频率范围与所述频域信号的低频段
的频率范围相同，所述时段长度为At;所述平抑目标功率PgGO=P1GO ；
[0011]优选的，所述混合储能系统包括功率型储能系统和能量型储能系统4时段的功率型储能功率 Pp (k) =- (Pnl+1 (k) +Pnl+2 (k) +...+Pn (k))；能量型储能功率 Pe (k) =- (P2 (k) +P3 (k)+...+Pnl (k))；
[0012]优选的，对所述功率型储能功率Pp (k)分析包括:
[0013]步骤2-1:将所述|P(k)-Pg(k_l) I与阈值S进行比较，所述P (k)为k时段所述间歇式电源的输出功率:
[0014]当|P(k)-Pg(k-l) I ( S时，则所述功率型储能功率Pp (k) = O、所述能量型储能功率Pe (k) = O、所述功率型储能系统的荷电状态
【权利要求】
1.一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，所述方法通过功率采集模块实时采集所述间歇式电源的输出功率P ;所述方法包括下述步骤: 步骤1:获取所述间歇式电源的平抑目标功率Pg(k)； 步骤2:分析所述混合储能系统的功率值和荷电状态SOC ;以及 步骤3:对所述输出功率P进行平抑。
2.如权利要求1所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤I中对所述输出功率P进行快速傅里叶变换后通过小波包分解方法获取所述平抑目标功率Pg(k);将所述输出功率P的频域信号分解为个η = 2N频段，N为小波包分解的层数；第N层的η个所述频段的k时段的功率分量值分别为P1G^P2G0.....Pnl (k)、Pnl+1 (k)、Pnl+2(k).....Pn(k)，第I个所述频段的频率范围与所述频域信号的低频段的频率范围相同，所述时段长度为At;所述平抑目标功率PgGO=P1GOtj
3.如权利要求1所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，所述混合储能系统包括功率型储能系统和能量型储能系统；k时段的功率型储能功率 Pp (k) =- (Pnl+1 (k) +Pnl+2 (k) +...+Pn (k))；能量型储能功率 Pe (k) =- (P2 (k) +P3 (k) +...+Pnl(k))。
4.如权利要求1或3所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，对所述功率型储能功率Pp (k)分析包括: 步骤2-1:将所述|P(k)-Pg(k-l) I与阈值S进行比较，所述P (k)为k时段所述间歇式电源的输出功率: 当|P(k)-Pg(k-l)1( S时，则所述功率型储能功率Pp (k) = O、所述能量型储能功率Pe (k) = O、所述功率型储能系统的荷电状态Swr,, OU = Sswv(j1-1)、所述能量型储能系统的荷电状态Ss(x、+ (k) = (k-1); 当|P(k)-Pg(k-l)1 > S时，对所述功率型储能功率Pp(k)进行越限判断: 若|PP(k) 1 < Ppmax时，不调整所述Pp (k)和所述Pe (k)；
若 |Pp(k) 1≥ Ppmax,且 Pp(k) > O 时，所述 Pp(k) = Ppmax，Λ P=Pp(k)-Ppmax，则 Pe (k)=Pe(k) + AP ；
若 |pp(k)| SPpmax，且 Pp(k) < O 时，所述 Pp(k) =-Ppmax，则 ΛP=PpGO+Ppmax，Pe(k)=Pe(k) + AP ； 步骤2-2:对所述功率型储能系统的荷电状态(幻进行模糊自适应控制，获得待平抑的功率型储能功率Ptjp (k) = Kp (k) XPfp (k)和能量型储能功率Ptre (k)=Pe(k)+Pfp(k) X (1-KpGO);所述模糊自适应控制器的输入信号分别为所述功率型储能系统k-Ι时段的荷电状态&P-1_k时段的荷电状态变化量久? ,#) 1 Kp (k)为模糊自适应控制器输出的功率调节系数。
5.如权利要求4所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，所述功率型储能系统的荷电状态Ss0Cfi(A)和荷电状态变化量Pwxp(I)的获取方法为: 若Ssoctm - ^SOCp (^)- ^SOCllma *则不调整所述荷电状态(人-)，所述荷电状态变化量
6.如权利要求4所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，所述步骤2-2中对所述功率型储能系统的荷电状态进行模糊自适应控制后重新计算所述功率型储能系统的荷电状态5?'?(U，得到最终输出的功率型储能系统的荷电状态Ssociv (I).若
7.如权利要求4所述的一种平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统控制方法，其特征在于，获取最终输出的所述能量型储能功率Ptre (k)和荷电状态m I 对所述能量型储能功率PtreGO进行越限判断:
若 I PtreGO I < Pemax 时，所述 pTO(k)不变；
若 I Poe (k) I≥ Pemax,且 Poe (k) > O 时，所述 Poe (k) = Pemax ；
若 |Poe(k) I ≥ Pemax，且 PQe (k) < O 时，所述 PQe (k) = -Pemax ； 对所述能量型储能功率的荷电状态&?;(幻进行越限判断:
【文档编号】H02J3/28GK103580045SQ201310553573
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】李建林, 吴振威, 马会萌, 惠东 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院