一种单相链式混合储能系统运行控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单相链式混合储能系统运行控制方法和系统，包括：获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。本发明专利技术提供的技术方案，实现了功率在链节间的合理分配，保证了系统的稳定运行。了系统的稳定运行。了系统的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种单相链式混合储能系统运行控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及电化学储能
，具体涉及一种单相链式混合储能系统运行控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着能源需求的增加和电力电子技术的发展，大功率、高性能的多电平变流器已广泛应用于电力系统中。
[0003]级联多电平变流器具备易模块化设计、可靠性较高，效率高，低开关频率等优点，同时其内开关器件承受电压应力低，产生相同的电平数所需功率半导体器件数量较少，因此被广泛应用于静止无功补偿器、有源电力滤波器、电力电子变压器等场合。
[0004]单相链式混合储能系统作为级联式储能系统的延伸，不仅可实现对网侧有功功率的传输，同时可对电网进行无功功率的支撑，具有优良的调节特性。但是单相链式混合储能系统由于其储能部分划分为电容以及储能电池两部分，对外输出特性差异性较大，为协调链式储能系统中电容以及储能的对外输出特性，要求单相链式混合储能系统在工作时需要实现内部的电压均衡以及能量均衡，因此亟需对单相链式混合储能系统功率控制方法进行深入的研究。
[0005]目前，针对储能电池和超级电容组成的不对称混合储能系统，有专家提出采用前馈空间矢量调制技术来实现储能电池和超级电容之间的有功分配，但其不能够实现系统有功和无功连续调节，而且也没有考虑到链节间无功的分配；还有专家提出将有功无功解耦控制策略应用到链式储能系统中，但是这种方法只有在这些模块产生对称的有功功率条件下才可适用于，在这些模块中产生不对称的有功功率时，这种控制策略没有办法实现有功无功的解耦。因此不再适用。
[0006]因此，尚未有使单相链式混合储能系统在工作时能够保持内部的电压均衡以及能量均衡的控制技术被提出。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种单相链式混合储能系统运行控制方法和系统，该方法实现了功率在链节间的合理分配，保证了系统的稳定运行。
[0008]本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：
[0009]本专利技术提供一种单相链式混合储能系统运行控制方法，所述单相链式混合储能系统由电容链节单元和电池链节单元级联组成，其特征在于，所述方法包括：
[0010]获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；
[0011]基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；
[0012]基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压
分量分配至投入运行的各链节单元；
[0013]基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。
[0014]本专利技术提供一种单相链式混合储能系统运行控制系统，所述单相链式混合储能系统由电容链节单元和电池链节单元级联组成，其特征在于，所述系统包括：
[0015]获取模块，用于获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；
[0016]第一分配模块，用于基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；
[0017]第二分配模块，用于基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压分量分配至投入运行的各链节单元；
[0018]控制模块，用于基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。
[0019]与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0020]本专利技术提供的技术方案，获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。该方案实现了功率在链节间的合理分配，保证了系统的稳定运行。
附图说明
[0021]图1是一种单相链式混合储能系统运行控制方法流程图；
[0022]图2是一种单相链式混合储能系统运行控制系统结构图；
[0023]图3是本专利技术实施例中单相链式混合储能系统拓扑结构图；
[0024]图4是本专利技术实施例中简化后的单相链式混合储能系统拓扑结构图；
[0025]图5是本专利技术实施例中等效坐标变换示意图；
[0026]图6是本专利技术实施例中功率分配和合成矢量图；
[0027]图7是本专利技术实施例中单相链式混合储能系统实际输出的有功功率和无功功率的波形示意图；
[0028]图8是本专利技术实施例中单相链式混合储能系统电网相电流参考值和电网相电流实际输出值的波形示意图；
[0029]图9是本专利技术实施例中单相链式混合储能系统中电池/电容链节单元的直流侧电压波形示意图；
[0030]图10是本专利技术实施例中有功功率参考值和无功功率参考值变动后单相链式混合储能系统实际输出的有功功率和无功功率的波形示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例1：
[0034]本专利技术提供了一种单相链式混合储能系统运行控制方法，所述单相链式混合储能系统由电容链节单元和电池链节单元级联组成，如图1所示，包括：
[0035]步骤101，获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；
[0036]步骤102，基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；
[0037]步骤103，基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压分量分配至投入运行的各链节单元；
[0038]步骤104，基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。
[0039]具体的，所述步骤102，包括：
[0040]步骤102
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1，基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，确定投入运行的各电容链节单元分配的有功电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相链式混合储能系统运行控制方法，所述单相链式混合储能系统由电容链节单元和电池链节单元级联组成，其特征在于，所述方法包括：获取单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量和沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量；基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，将所述无功电压分量分配至投入运行的各链节单元；基于投入运行的各链节单元的分配的有功电压分量和无功电压分量，控制投入运行的各链节单元的内部功率器件的通断。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，将所述有功电压分量分配至投入运行的各链节单元，包括：基于投入运行的各电容链节单元的电容电压参考值，确定投入运行的各电容链节单元分配的有功电压分量；将剩余的有功电压分量均分给投入运行的各电池链节单元；其中，所述剩余的有功电压分量为单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流水平方向分解的有功电压分量与各电容链节单元分配的有功电压分量的总和之间的差值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述投入运行的各电容链节单元分配的有功电压分量的计算式如下：式中，u
pk
(cap)为投入运行的第k个电容链节单元分配的有功电压分量，k
p
为PI控制器的比例系数，k
i
为PI控制器的积分系数，u
k*
(cap)为投入运行的第k个电容链节单元的电容电压参考值，u
k
(cap)为投入运行的第k个电容链节单元的电容电压实际值，s为拉普拉斯算子，k∈(1～N
cap
)，N
cap
为投入运行的电容链节单元的总数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的计算式如下：式中，u
qυ,max
为投入运行的第υ个链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，u
qυ
为投入运行的第υ个链节单元分配的无功电压分量，U
′
r_q
为单相链式混合储能系统交流侧输出电压沿电网相电流垂直方向分解的无功电压分量，υ∈[1～(M
bat
+N
cap
)]，M
bat
为投入运行的电池链节单元的总数，N
cap
为投入运行的电容链节单元的总数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投入运行的各链节单元分配的无功电压分量的最大允许值的计算式如下：
式中，u
qυ,max
为投入运行的第υ个链节单元分配的无功电压分量的最大允许值，u
dcυ
为投入运行的第υ个链节单元的直流侧电压，u
pυ
为投入运行的第υ个链节单元分配的有功电压分量，υ∈[1～(M
bat
+N
cap
)]，M
bat
为投入运行的电池链节单元的总数，N
cap
...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷实，吴福保，杨波，李官军，陶以彬，李浩源，余豪杰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：