用于一次电池-二次电池混合储能系统的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力技术领域，提供了用于一次电池

【技术实现步骤摘要】
用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力
，尤其涉及用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]与传统能源不同的是，大多数可再生能源通过换流器连接到电力系统中，并不能像传统的同步发电机那样为系统提供惯性响应来保证系统频率的稳定性。因此，新型电力系统的渗透率的不断增加降低了系统的惯量，削弱了系统的暂态频率稳定性，极小的功率缺额就有可能给系统频率造成极大的波动。
[0004]为了减少大规模可再生能源接入给系统带来的影响，提高系统的频率稳定性，许多技术解决方案已经被研究和应用于学术和工业领域。其中，电池储能系统，由于其输出性能可控、快速，被认为是最有前景的解决方案之一。与其他频率调节技术相比，电池储能系统可以通过不同的时间尺度上的动态充放电行为来保证系统的供需平衡，从而为系统运行提供频率支撑。虽然近几十年来电池储能系统的投资成本显著降低，然而较高的储能单元成本仍然限制了电池储能系统的广泛应用。
[0005]专利技术人发现，目前的研究主要集中在提高二次电池的使用寿命上，包括提出改进的能量管理方法和开发不同类型的电力电子换流器控制方法来降低二次电池的过充和过放电问题。
[0006]然而，由于二次电池与新电池的控制性能非常相似，大多数二次电池项目或混合一次电池
‑
二次电池储能系统采用常规新电池的控制策略。现有技术在二次电池在电池储能系统中的占比不同时，无法采用控制策略做出相应的调整以满足不同的控制目标，因此无法实现系统中二次电池的规模和比例的提高。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种用于混合储能系统的多功能控制方法及系统，其提出了一种多功能控制策略来管控在可再生能源中配置的一次电池
‑
二次电池混合储能系统的运行状态，以实现与全新电池形成的电池储能系统相似的控制性能。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术的第一个方面提供用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，包括如下步骤：
[0010]基于一次电池储能系统和二次电池储能系统构建一次电池
‑
二次电池混合储能系统模型；
[0011]基于电池一致性评价判据，采用电池单元平衡原理进行电池一致性评价，若混合
储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元为同一储能单元，，根据二次电池储能系统的最大放电容量和最大充电容量获得二次电池储能系统的最大可用容量，若混合储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元不为同一储能单元，则针对该混合储能系统在峰谷套利和功率波动平抑运行模式下采用相应的均衡控制策略配置容量以实现与完全新电池形成的储能系统相似的控制性能。
[0012]本专利技术的第二个方面提供用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制系统，包括：
[0013]混合储能系统模型构建模块，用于基于一次电池储能系统和二次电池储能系统构建一次电池
‑
二次电池混合储能系统模型；
[0014]多功能控制策略模块，用于基于电池一致性评价判据，采用电池单元平衡原理进行电池一致性评价，若若混合储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元不为同一储能单元，根据二次电池储能系统的最大放电容量和最大充电容量获得二次电池储能系统的最大可用容量，若混合储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元不为同一储能单元，则针对该混合储能系统在峰谷套利和功率波动平抑运行模式下采用相应的均衡控制策略配置容量以实现与完全新电池形成的储能系统相似的控制性能。
[0015]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0016]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法中的步骤。
[0017]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0018]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法中的步骤。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术通过合理的制定混合储能系统的控制策略，针对由于二次电池在电池储能系统中的占比不同时，控制策略也应做出相应的调整以满足不同的控制目标，可以实现系统中二次电池的规模和比例的提高，从而提高系统的投资成本和调节性能。
[0021]本专利技术针对可再生能源中配置的储能系统两种不同运行模式:峰谷套利模式和功率波动平抑模式,设计了两种不同的储能系统控制策略来让混合储能系统拥有和新电池形成的储能系统一样的控制性能。
[0022]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法流程图；
[0025]图2是配置在可再生能源中的一次电池
‑
二次电池混合储能系统基本结构示意图；
[0026]图3是储能系统基本结构示意图；
[0027]图4(a)
‑
图4(b)是电池单元平衡原理示意图；
[0028]图5是多功能控制策略的控制结构；
[0029]图6是储能系统两阶段控制策略流程示意图；
[0030]图7是接入有风电场和一次电池
‑
二次电池混合储能系统的10节点电力系统；
[0031]图8是基于真实的市场数据构建的某操作日峰谷价格；
[0032]图9(a)
‑
图9(b)是不同工况下的可再生能源输出性能对比；
[0033]图10是风电场输出功率；
[0034]图11是不同工况下的可再生能源输出性能对比；
[0035]图12是一次电池
‑
二次电池混合储能系统输出功率。
具体实施方式
[0036]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0037]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0038]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：基于一次电池储能系统和二次电池储能系统构建一次电池
‑
二次电池混合储能系统模型；基于电池一致性评价判据，采用电池单元平衡原理进行电池一致性评价，若混合储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元为同一储能单元，根据二次电池储能系统的最大放电容量和最大充电容量获得二次电池储能系统的最大可用容量，若混合储能系统中放电容量最低的储能单元和充电容量最高的储能单元不为同一储能单元，则针对该混合储能系统在峰谷套利和功率波动平抑运行模式下采用相应的均衡控制策略配置容量以实现与完全新电池形成的储能系统相似的控制性能。2.如权利要求1所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，在电池单元平衡原理进行电池一致性评价中，采用二次储能系统的电池单元最大可用容量作为电池一致性评价判据。3.如权利要求1所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，采用锂离子电池作为一次电池储能系统和二次电池储能系统的电池单元。4.如权利要求1所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，在峰谷套利运行模式下，采用的均衡控制策略具体包括：在负荷高峰期，当一次电池
‑
二次电池混合储能系统中的二次电池或一次电池中含有可用容量时，一次电池
‑
二次电池混合充电系统进行放电；如果二次电池和一次电池的剩余荷电状态低于储能系统的荷电状态最低值时，一次电池
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二次电池混合储能系统停止工作直到可再生能源的输出功率大于电网负荷需求；在负荷低谷期，如果一次电池
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二次电池混合储能系统的二次电池或一次电池未达到储能系统剩余荷电状态的最大值，一次电池
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二次电池混合储能系统存储来自可再生能源的剩余功率，直到二次电池和一次电池的剩余容量达到储能系统的最大荷电状态限定值。5.如权利要求1所述的用于一次电池
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二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，在功率波动平抑运行模式下，采用两阶段控制策略，具体包括：在第一阶段，一次电池
‑
二次电池混合储能系统采用混合充放电速率充放电；在第二阶段，当一次电池的剩余荷电状态低于第一阈值或达到第二阈值时，一次电池
‑
二次电池混合储能系统中的剩余荷电状态通过终止功能逐渐停止工作，一次电池
‑
二次电池混合储能系统将继续工作，直到二次电池的剩余荷电状态达到极限。6.如权利要求1所述的用于一次电池
‑
二次电池混合储能系统的控制方法，其特征在于，所述根据二次电池储能系统的最大放电容量和最大充电容量获得二次电池储能系统的最大可用容量，最大可用容量表示为：C
avl_max
＝C
dsc_max
+C
ch_max
其中，C
dsc_max
为二次电池储能系统的最大放电容量，C
dsc_max
＝min{C
max
‑
i
SOC
i
},0<i<n，C
ch_max...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯祺，刘洁，孙媛媛，李可军，王建建，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：