微电网混合储能控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微电网混合储能控制装置，它包括微电网系统，所述的微电网系统包括光伏发电系统、风力发电系统、混合储能系统、微电网中心控制器和变频变流器，所述的微电网系统通过PCC即公共耦合点与大电网实现组网运行且所述的微电网与大电网之间存在三种基本运行模式，即离网模式、并网模式和离/并网混合模式；本发明专利技术具有弥补单一储能装置的不足，提高响应速度，提供可靠电能供应目标的优点。提供可靠电能供应目标的优点。提供可靠电能供应目标的优点。

【技术实现步骤摘要】
微电网混合储能控制装置


[0001]本专利技术属于微电网
，具体涉及微电网混合储能控制装置。

技术介绍

[0002]为保证将以太阳能和风能为代表的新能源发电规模化接入大电网系统后安全可靠的运行，微电网技术是有效的解决方案；微电网中的储能系统是其不可获取的组成部分，储能系统可以为电网提供短时供电、削峰填谷、提高并网时电网的可靠性和电能质量并优化分布式能源运行；为了提高新能源发电并网性能，储能系统既要能对电网功率波动快速响应，同时也要有一定的储能容量以满足负荷调节的需求；因此，微电网中的储能系统必须同时要具有高功率密度和高能量密度的特性，但目前还没有任何一种储能装置能够同时具备上述两种特性，因而现有新能源应用案例中绝对大多数仍然采用的是以锂离子电池为主的单一储能方案，为了提高新能源系统并网性能，从而更好的利用新能源，并克服单一储能装置的不足，将由两种及以上不同质的储能装置联合起来应用的混合储能是有效的技术方案；因此，提供一种弥补单一储能装置的不足，提高响应速度，提供可靠电能供应目标的微电网混合储能控制装置是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种弥补单一储能装置的不足，提高响应速度，提供可靠电能供应目标的微电网混合储能控制装置。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：微电网混合储能控制装置，它包括微电网系统，所述的微电网系统包括光伏发电系统、风力发电系统、混合储能系统、微电网中心控制器和变频变流器，所述的微电网系统通过PCC即公共耦合点与大电网实现组网运行且所述的微电网与大电网之间存在三种基本运行模式，即离网模式、并网模式和离/并网混合模式。
[0005]所述的混合储能系统包括由储能单体单元串联而成的储能阵列单元、直流滤波单元、三重化双向DC
‑
DC变换电路单元、直流母线、至少一个双向DC
‑
AC变流器单元、至少一个交流LCL滤波单元、交流母线。
[0006]所述的储能单体单元包括锂离子电池和超级电容器，所述的储能阵列单元包括锂电池组和超级电容器组，所述的储能阵列单元通过储能变流器与交流电网相连，且通过控制IGBT开断以实现混合储能系统充放电功率。
[0007]所述的超级电容器组与直流滤波单元连接，所述的直流滤波单元与三重化双向DC
‑
DC变换电路单元连接，所述的三重化双向DC
‑
DC变换电路单元与直流母线连接，所述的直流母线与双向DC
‑
AC变流器单元连接，所述的双向DC
‑
AC变流器单元与交流LCL滤波单元连接，所述的交流LCL滤波单元与交流母线连接。
[0008]所述的锂电池组与双向DC
‑
AC变流器单元连接，所述的双向DC
‑
AC变流器单元与交流LCL滤波单元连接，所述的交流LCL滤波单元与交流母线连接。
[0009]所述的锂电池组的建模和控制策略具体为：考虑锂电池组在处于充放电状态时表
现出的电阻电容特性，锂电池组模型采用Thevenin等效模型，Thevenin等效模型由理想电源U
b
、极化内阻R
bp
、欧姆内阻R
bs
、极化电容C
bp
构成，将锂电池组通过双向DC
‑
AC变流器单元、交流LCL滤波单元接于交流母线，一方面可实现能量双向流动，另一方面可使所需锂电池组电压等级降低，采用变功率充放电方式对锂电池组进行充放电，锂电池组电压在正常工作范围内时，通过判断外部需要锂电池组提供电能C
b
值大小来控制锂电池组充放电，当C
b
＜0时，双向DC
‑
AC变流器单元处于Buck工作模式给锂电池组充电；当C
b
＞0时，双向DC
‑
AC变流器单元处于Boost工作模式给锂电池组放电。
[0010]所述的混合储能系统采用混合储能控制策略，具体为：微电网系统并网模式运行时向大电网输出或吸收功率，大电网期望微电网系统与其交换的功率按照微电网系统前一日预测的净负荷曲线变化，即能实现微电网系统的可调度，然而实际上由于对歇式微电源输出的预测误差，因此PCC即公共耦合点净负荷功率必然发生波动，无法满足与预测曲线变化一致，对大电网而言波动降低了微电网系统的可调度性，针对这一问题，采用基于超级电容器组和锂电池组混合储能控制策略，各部分输出功率间的关系为：P
V
+P
bat
+P
sc
＝P
line
+P
load
，式中，P
V
为光伏系统功率；P
load
为本地负载功率；P
line
为并网功率，向大电网放电时为正，从大电网取电时为负；P
bat
为锂电池组的输出功率，储能元件放电时为正，充电时为负；P
sc
为超级电容器组的输出功率；此控制力求改善微电网系统在离网模式时电能质量和并网模式运行时的可调度性，歇式微电源输出的有功指令P
bp
，指令功率P
bp
与原微电网系统内间歇式微电源输出功率P
b
之间的差额ΔP
sc
即为超级电容器组储能系统在电容电压满足V
scmin
＜V＜V
scmax
情况下向微电网系统输出的功率，通过降低非间歇式微电源输出瞬时有功波动幅度值和频率来改善微电网系统离网模式运行时的电能质量；微电网并网模式运行时测得的PCC电净负荷由通信设备传输到锂电池组储能系统功率计算单元，判断测得的PCC电净负荷功率是否符合预测得到的PCC点净负荷功率决定锂电池组的动作，锂电池组的充放电的先决条件为V
bmin
＜V＜V
bmax
，通过超级电容器组和锂电池组的联合作用提高微电网并网模式运行的可调度性。
[0011]所述的微电网系统采用“风
‑
光
‑
储”互补多能源微电网协调控制基本架构对“风
‑
光
‑
储”多能源互补微电网系统能量协同调度，实现在线的多目标优化，其中所述的微电网系统协同调度的优化目标具体为：包括电网电压、发电频率、设备维护的安全性优化目标、包括能耗成本、维修成本、建造成本的经济性优化目标以及包括排放污染、噪声污染、材料污染的环保性优化目标；所述的微电网系统协同调度的约束条件具体为：包括发电设备出力上下限、储能自主充/放电限制、电功率平衡、发电设备出力爬坡率限制、最小启/停时间的技术约束以及包括负载种类、运行环境、负载功率波动、设备维护的外界条件约束。
[0012]所述的“风
‑
光
‑
储”多能源互补微电网系统能量协同调度策略采用基于规则的控制方法和基于优化的能量分配法，具体为：基于所构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.微电网混合储能控制装置，它包括微电网系统，其特征在于：所述的微电网系统包括光伏发电系统、风力发电系统、混合储能系统、微电网中心控制器和变频变流器，所述的微电网系统通过PCC即公共耦合点与大电网实现组网运行且所述的微电网与大电网之间存在三种基本运行模式，即离网模式、并网模式和离/并网混合模式。2.如权利要求1所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的混合储能系统包括由储能单体单元串联而成的储能阵列单元、直流滤波单元、三重化双向DC
‑
DC变换电路单元、直流母线、至少一个双向DC
‑
AC变流器单元、至少一个交流LCL滤波单元、交流母线。3.如权利要求2所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的储能单体单元包括锂离子电池和超级电容器，所述的储能阵列单元包括锂电池组和超级电容器组，所述的储能阵列单元通过储能变流器与交流电网相连，且通过控制IGBT开断以实现混合储能系统充放电功率。4.如权利要求3所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的超级电容器组与直流滤波单元连接，所述的直流滤波单元与三重化双向DC
‑
DC变换电路单元连接，所述的三重化双向DC
‑
DC变换电路单元与直流母线连接，所述的直流母线与双向DC
‑
AC变流器单元连接，所述的双向DC
‑
AC变流器单元与交流LCL滤波单元连接，所述的交流LCL滤波单元与交流母线连接。5.如权利要求3所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的锂电池组与双向DC
‑
AC变流器单元连接，所述的双向DC
‑
AC变流器单元与交流LCL滤波单元连接，所述的交流LCL滤波单元与交流母线连接。6.如权利要求5所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的锂电池组的建模和控制策略具体为：考虑锂电池组在处于充放电状态时表现出的电阻电容特性，锂电池组模型采用Thevenin等效模型，Thevenin等效模型由理想电源U
b
、极化内阻R
bp
、欧姆内阻R
bs
、极化电容C
bp
构成，将锂电池组通过双向DC
‑
AC变流器单元、交流LCL滤波单元接于交流母线，一方面可实现能量双向流动，另一方面可使所需锂电池组电压等级降低，采用变功率充放电方式对锂电池组进行充放电，锂电池组电压在正常工作范围内时，通过判断外部需要锂电池组提供电能C
b
值大小来控制锂电池组充放电，当C
b
＜0时，双向DC
‑
AC变流器单元处于Buck工作模式给锂电池组充电；当C
b
＞0时，双向DC
‑
AC变流器单元处于Boost工作模式给锂电池组放电。7.如权利要求2所述的微电网混合储能控制装置，其特征在于：所述的混合储能系统采用混合储能控制策略，具体为：微电网系统并网模式运行时向大电网输出或吸收功率，大电网期望微电网系统与其交换的功率按照微电网系统前一日预测的净负荷曲线变化，即能实现微电网系统的可调度，然而实际上由于对歇式微电源输出的预测误差，因此PCC即公共耦合点净负荷功率必然发生波动，无法满足与预测曲线变化一致，对大电网而言波动降低了微电网系统的可调度性，针对这一问题，采用基于超级电容器组和锂电池组混合储能控制策略，各部分输出功率间的关系为：P
V
+P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩德利，苗桂喜，武术静，王鑫，元亮，席晟哲，田雨，李志刚，张素军，郝艳丽，周慧珍，李瑾，李好，孙守兴，李自修，王丽晔，郑惠瀛，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司安阳县供电公司，
类型：发明
国别省市：