一种高海拔储能系统及其控制方法与流程

本发明属于储能系统，具体涉及一种高海拔储能系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着清洁能源的不断推广和应用，光伏发电和风力发电已经成为新能源中的主力。然而，由于地理环境等因素的限制，很多清洁能源发电设备的安装位置都处于高海拔地区。与低海拔地区相比，高海拔地区氧气含量低、大气密度小、太阳辐射强等因素会对清洁能源设备的发电效率产生负面影响，从而导致电网的稳定性受到挑战。

2、传统的发电方式主要依赖于燃煤、燃气等化石能源，这些能源的储量日益枯竭，同时排放的废气和废水等有害物质也会对环境造成严重污染。因此，新能源的发展和应用已经成为全球关注的焦点。在新能源领域中，储能技术作为其中的重要一环，可以解决清洁能源波动性和不稳定性的问题，提高电网稳定性。

3、储能系统是新能源发电的重要组成部分，可将电能储存起来，供电网在需要时使用，是一个能够缓解电网负荷、提高电网稳定性的有效手段。目前，市场上已经有很多储能系统产品，但由于高海拔地区气候条件的特殊性，使得现有的储能系统在这些区域的应用存在着一些问题。

4、因此，研发一种适用于高海拔地区的储能系统和控制方法，能够更好地应对高海拔地区电网的稳定性问题，具有非常重要的现实意义和应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高海拔储能系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高海拔储能系统，包括控制器，所述控制器上电性连接有继电器，所述继电器的两端分别电性连接有逆变器和电池组，所述逆变器上电性连接有高压电网，所述控制器上还电性连接有数据处理，所述数据处理上电性连接有监测模块和通讯模块；

3、所述电池组采用锂离子电池组作为储能装置，所述电池组用于实现对发电设备的产生的电压进行存储；

4、所述逆变器用于将所述电池组中的直流电转换为交流电输出到所述高压电网中，所述控制器采用了并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法，即通过调整所述逆变器的输出功率，使储能系统在电网调频时能够提供合适的电力支持；

5、所述控制器是储能系统的核心控制设备，负责所述电池组的充放电控制和所述逆变器的输出功率控制，所述控制器采用了大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略，即通过预测电网调频需求，调整逆变器的输出功率，保证储能系统在电网调频时能够提供合适的电力支持；

6、所述监测模块用于实现对储能系统进行实时的监测控制，所述监测模块中包括有若干传感器，即通过传感器实现对储能系统的各项参数进行精准的检测，便于储能系统能够安全稳定的实现供电输出；

7、所述通讯模块用于实现对储能系统的供电过程和各项参数进行远程传输，以及实现远程控制调节，通过互联网通讯、有线通讯和无线通讯实现对数据信息进行传输，或者实现对数据信息进行上传给远程控制终端，以及实现对远程控制终端的控制指令进行下达；

8、所述并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法的计算公式如下：

9、其中，t1表示为短期单位时长，表示为储能系统输出功率出现快速波动变化的时间周期，t2表示为长期单位时长，表示为储能系统输出功率出现持续趋于稳定的时间周期，表示波动曲率上限数值，也表示发电站储能功率的最大值，用以限制并网控制策略执行周期的最高数值水平，表示波动曲率下限数值，也表示发电站储能功率的最小值，用以限制并网控制策略执行周期的最低数值水平，y1为短期单位时长作用下光伏并网节点的电流传输系数，y2为长期单位时长作用下光伏并网节点的电流传输系数，e为发电站储能系统中输出功率波的变动曲率条件；

10、所述大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略是综合惯量控制策略的核心思想是模拟同步机的频率响应特性，其中下垂控制模拟的是同步机的一次调频特性，虚拟惯量控制模拟的是同步机的惯量响应特性，综合惯量控制的传递函数为：其中，δpes(s)表示储能输出功率偏差，δf(s)表示系统频率偏差，kd和kis分别表示下垂控制系数和虚拟惯量控制系数。

11、优选的，所述控制模块上电性连接有调压模块，所述调压模块与所述电池组电性连接，所述调压模块用于实现对供电电压进行调节控制，所述电池组用于实现对系统进行供电运行。

12、优选的，所述调压模块中包括有降压电路，所述降压电路与所述电池组电性连接，实现对所述电池组的高电压进行降低，所述降压电路上电性连接有稳压芯片，所述稳压芯片用于实现对降低后的供电电压进行稳定，实现对稳定的供电输出，所述稳压芯片上电性连接有滤波电路，所述滤波电路用于实现对供电的直流电压中的交流电压进行滤除，所述滤波电路上电性连接有防雷击电路，所述防雷击电路用于实现对高电压和雷击电流进行吸收，所述防雷击电路与所述控制器电性连接。

13、优选的，所述控制器上电性连接有辅助模块，所述辅助模块中包括有用于实现对系统的数据信息进行显示的显示器，包括有用于实现对系统进行控制调节的控制按键，包括有用于实现对系统的运行过程进行警示的报警器，包括有用于实现对系统的数据信息进行存储的存储器，所述存储器中包括有rom存储器和ram存储器。

14、优选的，所述数据处理中包括有用于实现对数据信息进行获取的接收单元，包括有用于实现对数据信息进行模数转换的转换单元，包括有用于实现对数据型先进行放大处理的增益单元，包括有用于实现对数据信息进行滤除杂波的滤波单元。

15、优选的，所述并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法中包括有短期平滑特性预测，且计算公式如下：

16、其中，并网节点是指可移动电力分子的传输负载位置，在既定控制周期内呈现持续递增的变化趋势，常表示为光伏发电总量是直接影响发电站储能系统功率波动行为的物理量，常表示为其仅受到并网高输出电压的影响，r为并网主电路储能电阻的物理数值，p′为节点移动系数，u′为误差范围内的电压损耗量，γ为光伏电能存储条件，d为储能功率的惯常性波动参量。

17、优选的，所述并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法中的最大并网条件计算如下：

18、其中，发电站储能级别系数是量化并网发电行为的主要向量，除电力设备型号外，不受其他物理量的影响，常表示为k，功率波动曲率常表示为λ，随输电储能时间的延长，出现偏向累积的变化趋势，β1为光伏并网调节的最大储能系数，l为发电站波动电子的原始输出向量，l′为发电站波动电子的实际输出向量。

19、优选的，所述并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法中的最小并网条件计算如下：

20、其中，输出功率波行为参量常表示为f，在既定作用时间内，不受除发电总量外其他物理量的影响；平滑控制指标常表示为随发电站储能功率波动行为的改变，该数值水平也始终不发生改变，β2为光伏并网调节的最小储能系数，g为光伏发电节点中交流电子的原始输出向量，g′为光伏发电节点中交流电子的实际输出向量。

21、优选的，所述电池组和所述逆变器均受到高海拔地区，由于气温低、氧气稀薄因素的影响，所述电池组进行适当的降容处理，即通过调整所述逆变器的输出频率降低电池组的容量，从而保证电池组在高海拔环境下的稳定工作；

22、所述传感器中包括有温度传感器、压力传感器、液位传感器、光照传感器、电流传感器、湿度传感器、气象传感器和振动传感器。

23、一种高海拔储能系统的控制方法，包括有以下步骤：

24、s1、储能容量管理：通过soc估计和最优化算法实现储能容量管理，根据系统的实际需求和气候条件，选择最优的储能方式和储能容量，实现系统的最大化利用和效率提升；

25、s2、充放电功率控制：根据电池组的性能和逆变器的容量，采用最优化控制算法实现充放电功率控制，根据系统的实际需求和光伏发电情况，实现充放电功率的最大化利用和系统的稳定性；

26、s3、储能时间控制：通过控制充电和放电的时间实现储能时间控制，根据系统的实际需求和气候条件，选择最优的储能时间和储能方式，实现系统的最大化利用和效率提升；

27、s4、智能控制：通过人工智能算法实现对系统的智能控制，提高系统的效率和可靠性，根据系统的实际需求和气候条件，实现智能控制的最大化利用和效率提升。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、本发明用于解决高海拔地区清洁能源发电的不稳定性问题，提高电网稳定性，并且控制方法则主要包括电池组的充电、放电控制、逆变器的输出控制以及监测设备的实时监测和反馈控制等，实现对高海拔进行进行存储控制调节，逆变器采用并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制方法，即通过调整逆变器的输出功率，使储能系统在电网调频时能够提供合适的电力支持，且控制器负责电池组的充放电控制和逆变器的输出功率控制，采用大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略，即通过预测电网调频需求，调整逆变器的输出功率，保证储能系统在电网调频时能够提供合适的电力支持；为保证控制器的高精度、高可靠性，采用了先进的数字控制技术和可编程逻辑器件进行设计。