储能电池的荷电状态控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种储能电池的荷电状态控制方法，首先计算储能电池的SOC设定值SOCref和储能电池的当前SOC状态值SOCbat的差值ΔSOC，同时将SOCbat输入滤波时间常数控制模块得到滤波时间常数τ，将ΔSOC经过死区控制模块、PI控制器得到控制量PSOC，将控制量PSOC通过滤波时间常数为τ的低通滤波器得到SOC控制的功率量Pbat，将功率量Pbat与储能电池的给定功率Pref叠加后采用限幅模块进行限幅，得到储能电池的实际给定功率本发明方法通过对储能电池的荷电状态进行有效控制，既能保证波动平抑效果，又能提高电池的使用寿命。
【专利说明】储能电池的荷电状态控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于储能电池控制【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种储能电池的荷电状 态控制方法。
【背景技术】
[0002] 在风力发电/光伏发电系统中，由于风速/光照的随机性和波动性，导致其输出功 率也存在随机性和波动性的特点。大规模的新能源并网发电会导致电网的频率和电压发生 改变，从而影响电力系统的正常运行。在风电场或光伏电站的出口处配置一定容量的储能 电池，利用储能电池的快速充放电特性，平抑其输出功率波动，是一种有效的解决办法。
[0003] 储能系统在平抑风光功率波动的同时，需要对储能电池的荷电状态（State of Charge，S0C)进行管理。文献"李霄，胡长生，刘昌金，等.基于超级电容储能的风电场功 率调节系统建模与控制[J].电力系统自动化，2009, 33(9) :86-90"和"刘霞，江全元.风 光储混合系统的协调优化控制[J].电力系统自动化，2012, 36(14) :95-100"针对电池/超 级电容采用基于荷电状态反馈的S0C限制策略，当S0C过大时，限制充电，当S0C过小时，限 制放电；但是该策略没有实现S0C的调节，当S0C接近边界时，储能系统将失去波动平抑能 力。
[0004] 文献"丁明，吴建锋，朱承治，等.具备荷电状态调节功能的储能系统实时平滑 控制策略[J].中国电机工程学报，2013, 33 (1) : 22-29"和"张野，郭力，贾宏杰，等.基 于平滑控制的混合储能系统能量管理方法[J].电力系统自动化，2012,36(16):36-41"根 据S0C反馈状态，直接叠加充放电功率；当S0C过小时，给储能系统功率给定上叠加一个充 电功率，当S0C过大时，给储能系统功率给定上叠加一个放电功率，从而实现S0C的控制。该 方法可以有效地实现S0C的调节，但是会影响波动平抑的效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种储能电池的荷电状态控制方 法，通过对风储/光储系统中的储能电池的荷电状态进行闭环控制，能够保证波动平抑效 果并提高储能电池的使用寿命。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明储能电池的荷电状态控制方法包括以下步骤：
[0007] S1 :将储能电池的S0C设定值S0(；ef和储能电池的当前S0C状态值S0Cbat作差得 到八500 = 50(：#-50(；-同时将50(：1^输入滤波时间常数控制模块得到滤波时间常数1;
[0008] S2 :将步骤S1得到的A S0C输入死区控制模块得到输出值eSQC ;
[0009] S3 :将步骤S2得到的eS()。输入PI控制模块得到控制量Pi ;
[0010] S4 :根据步骤S2得到的滤波时间常数T，对变滤波时间常数的低通滤波器进行设 置，将控制量PS(K经过低通滤波器得到S0C控制的功率量P bat ;
[0011] S5 :将功率量Pbat与储能电池的给定功率叠加，得到储能电池的修正给定功率 0：!
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[0012] S6 :采用限幅模块根据修正给定功率和当前S0C状态值S0Cbat的大小对修正 给定功率^;?限幅后，得到储能电池的实际给定功率。
[0013] 进一步地，步骤S1中的滤波时间常数控制模块的控制规律表达式为：
【权利要求】
1. 一种储能电池的荷电状态控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :将储能电池的SOC设定值SOC,ef和储能电池的当前SOC状态值socbat作差得到 ASOC=socMf-socbat，同时将SOCbat输入滤波时间常数控制模块得到滤波时间常数T; 52 :将步骤S1得到的ASOC输入死区控制模块得到输出值eS(K ; 53 :将步骤S2得到的eS(K输入PI控制模块得到控制量PS(K ; 54 :根据步骤S2得到的滤波时间常数t，对变滤波时间常数的低通滤波器进行设置， 将控制量PS(K经过低通滤波器得到SOC控制的功率量Pbat ; 55 :将功率量Pbat与储能电池的给定功率PMf叠加，得到储能电池的修正给定功率〇 ; 56 :采用限幅模块根据修正给定功率和当前SOC状态值SOCbat的大小对修正给定功 率限幅后，得到储能电池的实际给定功率。
2. 根据权利要求1所述的荷电状态控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的滤波时间 常数控制模块的控制规律表达式为：
其中，a、b是预设的SOCbat区间分隔参数，取值范围为0 <a<b< 0. 5 ;t^为预设的 滤波时间常数初始值k2为预设的调节参数，且& <k2。
3. 根据权利要求1所述的荷电状态控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的死区模块 的表达式为：
其中，c2为预设的SOC调节死区。
4. 根据权利要求1所述的荷电状态控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的PI控制器 的传递函数GPI(s)为：
其中，Kp为比例参数，&为积分参数，s表示拉普拉斯算子。
5. 根据权利要求1所述的荷电状态控制方法，其特征在于，所述步骤S4的低通滤波器 的传递函数为：
其中，T为滤波时间常数。
6. 根据权利要求1所述的荷电状态控制方法，其特征在于，所述步骤S6中的限幅模块 的表达式为：
其中，Ci为功率上限幅时的SOC，c3为功率下限幅时的SOC，PH为设定的限制放电功率 值，P。为设定的限制充电功率值。
【文档编号】H02J3/32GK104410093SQ201410763200
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】李凯, 邹见效, 郑宏, 徐红兵, 杨慧雯 申请人:电子科技大学