一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，使用于包括超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统，分别设置可根据蓄电池剩余电量SOC变化的充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ，对蓄电池剩余电量SOC的变化进行曲线拟合，根据所拟合的SOC曲线分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线和变化范围，根据充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ对蓄电池的充放电功率进行平滑。与现有技术相比，本发明专利技术的低通系数方法更能兼顾蓄电池不同剩余电量SOC时的电气性能变化，在达到平滑蓄电池功率波动，延长蓄电池寿命的前提下，更好发挥蓄电池的电气特性，有利于维护直流母线电压稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法
本专利技术涉及电力
，特别涉及基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法。
技术介绍
光伏发电是实现我国能源和电力和持续发展战略的重要组成之一。但是光伏发电具有非常强的波动性、随机性，因此给新能源系统的稳定性造成很大干扰，因此为了更高效地利用可再生能源，光伏系统往往和储能器件配套使用，光储互补系统可以提高系统直流母线电压的连续性、稳定性和可靠性，使得光伏效应最大化。但是常见的蓄电池往往能量密度大功率密度小，在光伏系统中直流母线的频繁波动导致蓄电池频繁充放电，甚至快充快放严重影响了蓄电池寿命，增加了系统成本；但是超级电容能量密度小而功率密度大，尤其是现在超级电容技术发展迅猛，超级电容可循环充放电次数远远超过蓄电池，两者可以形成非常好的互补，因此混合储能系统中，超级电容承担高频功率波动，蓄电池承担低频功率波动，可以大大提高蓄电池寿命，增加直流母线稳定性。为此，在混合储能系统中，需要一种混合储能控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，实现蓄电池不同电量时平滑蓄电池功率波动，延长蓄电池寿命，更好发挥蓄电池的电气特性，有利于维护直流母线电压稳定。一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，使用于包括超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统，分别设置可根据蓄电池剩余电量SOC变化的充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ，对蓄电池剩余电量SOC的变化进行曲线拟合，根据所拟合的SOC曲线分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线和变化范围，根据充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ对蓄电池的充放电功率进行平滑，蓄电池和超级电容的功率分配如下式所示：或psc_ref＝pdc-pbat_ref其中，pdc为直流母线的总功率，pbat_ref为蓄电池的参考功率，psc_ref为超级电容的参考功率，s表示拉普拉斯算子。所述对蓄电池剩余电量SOC进行曲线拟合包括初次拟合和多次拟合，所述初次拟合曲线为：所述多拟合曲线为：其中，Vcur、Vmax、Vmin分别为蓄电池当前电压、最大电压和最小电压；SOCcur、SOCmax分别为蓄电池当前剩余电量和最大容量；SOCn-1、SOCn分为前一时刻和当前时刻的蓄电池当前剩余电量SOC值，n≥1；根据初次拟合曲线和多次拟合曲线，按照下式分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线为：其中，τcur，τmax，τmin分别为当前放电低通时间系数、最大放电低通时间系数和最小放电低通时间系数；λcur，λmax，λmin分别为当前充电低通时间系数、最大充电低通时间系数和最小充电低通时间系数。所述最大放电低通时间系数τmax和最小放电低通时间系数τmin的计算方法为：Iout_max＝k×SOCmax当蓄电池满电时，有：当蓄电池电量不足SOCshortage时，有：其中，SOCmax为蓄电池最大容量，k是用户定义蓄电池的放电倍数，通常取：0＜k≤3，Iout_max为蓄电池最大电流；SOCshortage为设定的蓄电池缺电时的电量，Vbat_shortage为蓄电池对应该SOCshortage的电压值，pdc_max、pbat_max、Vbat_max分别是系统最大输出功率、电池最大输出功率和电池最大电压，C为蓄电池出厂时标定的SOC最大值，S表示拉普拉斯算子。所述最大放电低通时间系数λmax和最小放电低通时间系数λmin的计算方法如下：当蓄电池电量不足SOCshortage时，有最大充电电流Iin_max以及最小充电低通时间系数λmin：Iin_max＝k×SOCmax/10当蓄电池电量充足时，有最小充电电流Iin_min和最大放电低通时间系数λmax：Iin_min＝k×SOCmax/200其中，SOCshortage为设定的蓄电池缺电时的电量，SOCenough为设定的蓄电池足电时的电量,一般指80％以上电量为足电，20％以下电量为不足电量，即0＜SOCshortage＜0.2SOCmax＜SOCenough＜0.8SOCmax；Vbat_shortage、Venough分别为蓄电池缺电和足电时对应的电压；Iin_max、Iin_min分别为蓄电池最大、最小充电电流，pdc_max是系统最大输出功率。与现有技术相比，本专利技术的方法更能兼顾蓄电池不同电量余量时的电气性能变化，在混合储能系统中可以更加平滑蓄电池功率波动，延长蓄电池寿命；本专利技术的低通系数更加有利于维护直流母线电压稳定。附图说明图1是本专利技术方法混合储能系统的系统结构图。图2是本专利技术方法的初次V-SOC曲线。图3是本专利技术方法的多次V-SOC曲线。图4是本专利技术方法的初次拟合的V-时间系数曲线。图5是本专利技术方法的多次拟合的V-时间系数曲线。具体实施方式本专利技术的混合储能控制方法，设计了充电低通时间系数和放电低通时间系数，在充分平滑蓄电池功率的同时，充分利用了蓄电池在不同容量SOC时的电气性能。如图1所示，本专利技术方法的微网系统包括分布式电源和混合储能系统，所述混合储能系统是包括蓄电池和超级电容构成的混合储能系统；所述分布式电源是指光伏发电。所述控制方法中，对直流母线功率进行低通处理作为蓄电池的功率参考值，直流母线和蓄电池功率的差值作为超级电容功率参考值，即：psc_ref＝pdc-pbat_ref(2)式(1)和式(2)中，pdc、pbat_ref、psc_ref分别为直流母线的总功率、蓄电池的参考功率和超级电容的参考功率；τ、λ分别为放电低通时间系数和充电低通时间系数；s表示拉普拉斯算子。蓄电池放电电流与容量有关，按照经验一般蓄电池最大放电电流可达4～5C，蓄电池安全放电电流在2C以内，C指电池标称容量。蓄电池最大放电电流Iout_max的计算方法如下：Iout_max＝k×SOCmax(3)其中k为蓄电池的放电倍率，为了保护蓄电池，通常取：0＜k≤3。当蓄电池满电的时候，放电能力最强，放电低通时间系数最小，此时最小放电低通时间系数τmin按下式(4)计算：式(3)和式(4)中，pdc_max，pbat_max，Vbat_max分别是系统最大输出功率、电池最大输出功率和电池最大电压，k是用户定义最大放电倍数，SOCmax为蓄电池最大容量，C为蓄电池出厂时标定的SOC最大值，但是由于蓄电池会老化等原因，通常有SOCmax≤C。在蓄电池剩余电量不足时，放电能力最弱，抗性越差，因此，放电低通时间系数最大。定义蓄电池在某个剩余电量SOCshortage以下有最大充电低通时间系数，则最大充电低通时间系数τmax按下式(5)计算：式(5)中Vbat_shortage是对蓄电池进行初次或多次拟合后对应于SOCshortage的电压值，通常0＜SOCshortage≤0.2SOCmax。公式(5)说明了，当蓄电池剩余电量比设定的SOCshortage＝0.2SOCmax更低时，τmax保持最大值不变。蓄电池在电量不足时，可承受最大充电电流，有最小充电低通时间系数，因此最大充电电流Iin_max以及最小充电低通时间系数λmin分别按下式(6)和式(7)计算:Iin_max＝k×SOCmax/10(6)蓄电池在电量充足时对充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，使用于包括超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统，其特征在于：分别设置可根据蓄电池剩余电量SOC变化的充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ，对蓄电池剩余电量SOC的变化进行曲线拟合，根据所拟合的SOC曲线分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线和变化范围，根据充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ对蓄电池的充放电功率进行平滑，蓄电池和超级电容的功率分配如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，使用于包括超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统，其特征在于：分别设置可根据蓄电池剩余电量SOC变化的充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ，对蓄电池剩余电量SOC的变化进行曲线拟合，根据所拟合的SOC曲线分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线和变化范围，根据充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ对蓄电池的充放电功率进行平滑，蓄电池和超级电容的功率分配如下式所示：或psc_ref＝pdc-pbat_ref其中，pdc为直流母线的总功率，pbat_ref为蓄电池的参考功率，psc_ref为超级电容的参考功率，s表示拉普拉斯算子。2.根据权利要求1所述一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，其特征在于：所述对蓄电池剩余电量SOC进行曲线拟合包括初次拟合和多次拟合，所述初次拟合曲线为：所述多拟合曲线为：其中，Vcur、Vmax、Vmin分别为蓄电池当前电压、最大电压和最小电压；SOCcur、SOCmax分别为蓄电池当前剩余电量和最大容量；SOCn-1、SOCn分为前一时刻和当前时刻的蓄电池当前剩余电量SOC值，n≥1；根据初次拟合曲线和多次拟合曲线，按照下式分别转换得到充电低通时间系数λ和放电低通时间系数τ的变化曲线为：其中，τcur，τmax，τmin分别为当前放电低通时间系数、最大放电低通时间系数和最小放电低通时间系数；λcur，λmax，λmin分别为当前充电低通时间系数、最大充电低通时间系数和最小充电低通时间系数。3.根据权利要求2所述的一种基于低通充放电系数约束的混合储能控制方法，其特征在于，所述最大放电低...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢泉，邓海华，胡立坤，卢子广，韦雪菲，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45