微电网混合储能系统功率优化分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电网混合储能系统功率优化分配方法，利用滑动平均滤波算法将混合储能系统整体功率指令进行平滑处理，并根据两种储能元件的固有工作特性进行功率初次分配；以超级电容器SOC为基础，计算得到一个蓄电池功率修正值以确定两种储能元件的最终功率指令，实现对蓄电池充放电的优化。本发明专利技术将蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大的特点相结合，大大提高储能系统的性能，解决了风能、光能等新能源分布式发电容易引起微电网并网功率不平衡波动的问题。

【技术实现步骤摘要】
微电网混合储能系统功率优化分配方法
本专利技术涉及电网
，更具体的说是涉及微电网混合储能系统功率优化分配方法，特别适用于风光互补发电系统并网功率波动较为剧烈的环境。
技术介绍
风能、光能等新能源分布式发电具有随机间歇性的特点，容易引起微电网并网功率的不平衡波动，因此有必要接入储能系统以保证其稳定地运行。将超级电容器与蓄电池结合成混合储能系统(hybridenergystoragesystem，HESS)，可将蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大等特点相结合，这无疑会大大提高储能系统的性能。在微电网混合储能系统控制技术中，系统内部能量型储能与功率型储能的功率分配是首要问题。目前，已有一些文献针对微电网混合储能系统提出了相应的功率控制方法。例如，2012年第32期的《中国电机工程学报》中《一种适用于混合储能系统的控制策略》一文利用时间常数随储能荷电状态(SOC)变化的低通滤波器计算可再生能源波动的平抑目标，进而通过HESS的SOC模糊控制优化分配功率指令。2017年第41期的《电力系统自动化》中《采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略》一文结合风电并网波动标准和HESS系统性能特点，实现风电功率的自适应小波包分解和储能初级功率分配，在HESS系统内部，根据超级电容的SOC状态，利用模糊控制对蓄电池和超级电容的功率指令进行修正，得到优化后的功率分配指令。2015年第35期的《电力自动化设备》中《一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略》一文在HESS系统功率损耗模型的基础上，提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略，由蓄电池储能单元稳定直流母线电压，超级电容器储能单元跟踪参考电流，从而达到功率的动态分配。因此，如何提供一种微电网混合储能系统功率优化分配方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种微电网混合储能系统功率优化分配方法，有效解决了能量型与功率型储能元件之间进行功率分配的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：微电网混合储能系统功率优化分配方法，包括：S1：利用滑动平均滤波方法将混合储能系统整体功率指令PHESS进行平滑处理，得到平滑功率指令P'(n)；S2：将所述平滑功率指令P'(n)作为蓄电池参考功率指令Pb,ref，并将所述混合储能系统整体功率指令PHESS与所述蓄电池参考功率指令Pb,ref的差值作为超级电容器参考功率指令Pc,ref；S3：由超级电容器荷电状态Sc映射一个蓄电池功率指令修正值ΔPb；S4：通过所述蓄电池功率指令修正值ΔPb对所述蓄电池参考功率指令Pb,ref以及所述超级电容器参考功率指令Pc,ref进行调整，得到超级电容输出功率Pc以及蓄电池输出功率Pb。进一步的，S1：利用滑动平均滤波方法将混合储能系统整体功率指令PHESS进行平滑处理，得到平滑功率指令P'(n)的具体步骤为：设滑动窗口长度为T，经固定采样频率f采样得到一个随时间变化的功率指令序列：P(t1),P(t2),…P(tn)，则采样个数n＝Tf；利用n个采样值进行算术平均，得到所述平滑功率指令P'(n)，其计算公式如下：其中，T表示滑动窗口长度，f表示采样频率，n表示采样个数。进一步的，超级电容器参考功率指令Pc,ref计算公式为：Pc,ref＝PHESS-Pb,ref(2)进一步的，S3：由超级电容器的荷电状态Sc映射一个蓄电池功率指令修正值ΔPb具体包括以下步骤：设所述蓄电池功率指令修正值ΔPb与所述超级电容器荷电状态Sc为一次线性关系，混合储能系统的参考方向为放电为正，充电为负，并规定[Smin，Smax]为超级电容器的正常工作区间，其中，Smin表示超级电容器最小荷电状态，Smax表示超级电容器最大荷电状态，所述超级电容器荷电状态Sc的计算公式为：Sc＝Ut/U0(3)其中，Ut为超级电容器t时刻电压，U0为超级电容的额定电压；1)当所述混合储能系统放电时，PHESS＞0，所述超级电容器荷电状态Sc与蓄电池功率指令修正值ΔPb的关系为：2)当所述混合储能系统充电时，PHESS＜0，所述超级电容器荷电状态Sc与蓄电池功率指令修正值ΔPb的关系为：进一步的，S4：通过所述蓄电池功率指令修正值ΔPb对所述蓄电池参考功率指令Pb,ref以及所述超级电容器参考功率指令Pc,ref进行调整，得到超级电容输出功率Pc以及蓄电池输出功率Pb的具体步骤为：所述超级电容输出功率Pc以及所述蓄电池输出功率Pb的计算公式为：利用公式(6)结合公式(4)得到混合储能系统放电时所述超级电容输出功率Pc以及所述蓄电池输出功率Pb：利用公式(6)结合公式(5)得到混合储能系统充电时所述超级电容输出功率Pc以及所述蓄电池输出功率Pb：经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种微电网混合储能系统功率优化分配方法，在滑动平均滤波(moveaveragefilter，MAF)功率分配原理的基础上，为充分利用超级电容器本身容量，对功率分配值进行二次优化：在超级电容器荷电状态有利于实时功率出力时，利用超级电容器容量和响应速度快的特性，承担主要的功率输出任务，以调整蓄电池的输出功率，使超级电容器优先做出充放电响应，从而达到延长蓄电池使用寿命的目的，解决了风能、光能等新能源分布式发电容易引起微电网并网功率不平衡波动的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的微电网混合储能系统拓扑图。图2附图为本专利技术提供的微电网混合储能系统功率分配流程图。图3附图为本专利技术提供的微电网混合储能系统放电时的修正关系。图4附图为本专利技术提供的微电网混合储能系统充电时的修正关系。图5附图为本专利技术提供的超级电容器系统仿真模块示意图。图6附图为本专利技术提供的蓄电池系统仿真模块示意图。图7附图为本专利技术提供的微电网混合储能系统功率示意图。图8附图为本专利技术提供的蓄电池功率波动曲线图。图9附图为本专利技术提供的超级电容器功率波动曲线图。图10附图为本专利技术提供的超级电容器的SOC波动图。图11附图为本专利技术提供的蓄电池的SOC波动图。图12附图为本专利技术提供的直流母线电压曲线图。图13附图为本专利技术提供的直流母线电流曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种微电网混合储能系统功率优化分配方法，参考附图2，包括以下步骤：第一步，利用滑动平均滤波方法(moveaveragefilter，MAF)进行功率初次分配。MAF能有效抑制周期、非周期性信号中的干扰，它在连续时域下的表达式为：其中，y为含有随机性干扰的功率指令信号，Ty为滑动窗口长度。(1)式的传递函数表示为：将jω代替s，可得到其幅频特性函数为：由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微电网混合储能系统功率优化分配方法，其特征在于，包括：S1：利用滑动平均滤波方法将混合储能系统整体功率指令PHESS进行平滑处理，得到平滑功率指令P'(n)；S2：将所述平滑功率指令P'(n)作为蓄电池参考功率指令Pb,ref，并将所述混合储能系统整体功率指令PHESS与所述蓄电池参考功率指令Pb,ref的差值作为超级电容器参考功率指令Pc,ref；S3：由超级电容器荷电状态Sc映射一个蓄电池功率指令修正值ΔPb；S4：通过所述蓄电池功率指令修正值ΔPb对所述蓄电池参考功率指令Pb,ref以及所述超级电容器参考功率指令Pc,ref进行调整，得到超级电容输出功率Pc以及蓄电池输出功率Pb。

【技术特征摘要】
1.微电网混合储能系统功率优化分配方法，其特征在于，包括：S1：利用滑动平均滤波方法将混合储能系统整体功率指令PHESS进行平滑处理，得到平滑功率指令P'(n)；S2：将所述平滑功率指令P'(n)作为蓄电池参考功率指令Pb,ref，并将所述混合储能系统整体功率指令PHESS与所述蓄电池参考功率指令Pb,ref的差值作为超级电容器参考功率指令Pc,ref；S3：由超级电容器荷电状态Sc映射一个蓄电池功率指令修正值ΔPb；S4：通过所述蓄电池功率指令修正值ΔPb对所述蓄电池参考功率指令Pb,ref以及所述超级电容器参考功率指令Pc,ref进行调整，得到超级电容输出功率Pc以及蓄电池输出功率Pb。2.根据权利要求1所述的微电网混合储能系统功率优化分配方法，其特征在于，S1：利用滑动平均滤波方法将混合储能系统整体功率指令PHESS进行平滑处理，得到平滑功率指令P'(n)的具体步骤为：设滑动窗口长度为T，经固定采样频率f采样得到一个随时间变化的功率指令序列：P(t1),P(t2),…P(tn)，则采样个数n＝Tf；利用n个采样值进行算术平均，得到所述平滑功率指令P'(n)，其计算公式如下：其中，T表示滑动窗口长度，f表示采样频率，n表示采样个数。3.根据权利要求2所述的微电网混合储能系统功率优化分配方法，其特征在于，超级电容器参考功率指令Pc,ref计算公式为：Pc,ref＝PHESS-Pb,ref(2)4.根据权利要求3所述的微电网混合储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣清，马定寰，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43