控制具有高动态负载的电力系统的电池储能系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种控制具有高动态负载的电力系统的电池储能系统的方法。所述电力系统包括至少一个可再生有功电源P

【技术实现步骤摘要】
控制具有高动态负载的电力系统的电池储能系统的方法


[0001]本专利技术涉及一种控制具有高动态负载的电力系统的电池储能系统的方法。该方法适合于包含能源的配电网和微电网，包括可再生能源以及动态和静态负载以及电池储能系统。在这种电网中，电池储能系统被指定为支持电力系统的能量分配或能量流。

技术介绍

[0002]在现有技术中，已知有包含传统和可再生能源的配电网。在这种配电网中，储能系统的使用变得越来越频繁。配电网中的功率需求必须覆盖静态负载和动态负载，因此，在现实中短期内需要高功率值的负载。电动汽车充电器、加热设备、通风设备和冷却或空调设备是在相对较短的时间段内以高峰值功率操作的高动态负载的示例，如今这在电网中尤其常见。
[0003]US9954368B2公开了一种用于管理电池储能系统的电池储能系统管理设备和方法。在本公开中，配电系统被配备有电池储能系统。通过将风能转换为电能的光伏器件或涡轮机来供电。此外，系统被配备有不间断电力供应。通常，电池储能系统被用于灵活地供电。当配电系统中需要电力时，它正在对充电的电力放电。详细地，当系统过载或系统对电力有高需求时，电池储能系统对储存的电能进行放电。当配电系统中的负载不满足仅通过太阳能或风能供应的电能时，电池储能系统被使用。而当配电系统负载较轻时，电池储能系统从发电设备或从系统接收电力并且充电。电池储能系统包括并联连接的多个电池架。电池架包括串联连接的多个模块，并且多个模块中的每个模块包括串联连接的多个单元。用于管理的系统具有测量单元，该测量单元被配置为测量电池储能系统中的多个串联连接的模块或单元的充电状态。充电状态的测量可以包括电压或电流的测量。还存在电力供应单元，它被配置为基于多个模块或单元的充电状态向多个模块中的一个模块或多个单元中的一个单元供电。在充电状态的测量中，确定多个模块中的每个模块中所包括的多个模块或多个单元是否在参考范围内。可以确定多个模块或单元中的一个模块或单元相对于多个其他模块或单元是否示出大于参考范围大小的电压或电流差。当多个模块中的每个模块中所包括的多个单元的充电状态超出参考范围时，电力供应单元向电池储能系统供电。即使可再生能源不操作，也会供电。在这种情况下，从不间断电力供应向电池储能系统供电。这种操作方法允许有效地管理电池储能系统并且延长其寿命周期。
[0004]WO2017/06299A1公开了一种具有电池储能系统的电力供应系统，该电池储能系统包括考虑电池寿命模型并且被指定用于大学校园的操作方法。其主要目的是维持电网频率的稳定性，特别是在美国，频率为60Hz。电力供应系统包括公共互连点。它是校园电网、能源网、光伏板电力和电池储能系统被连接的点。在交叉点处组合的光伏板电力和电池储能系统的功率输出形成提供给电力供应系统的电力。校园电网也被连接至交叉点，然而，它消耗一部分组合电力以满足校园的能量要求。这些部分中的每个部分可以包括被配置为执行适当功能的各种必要的电路组件。此外，电力供应系统包括控制器，它被配置为生成光伏设定点和电池储能系统设定点。电池储能系统还具有功率逆变器，它使用电池功率设置点来控
制电池的充电功率或放电功率量。控制器取决于各种不同的变量而工作，包括来自光伏板的功率信号、电池储能系统的当前充电状态、最大电池功率极限、互连点处的最大功率极限、斜坡速率极限、电网频率和可以由控制器用于执行斜坡速率控制和/或频率调节的其他变量。此外，控制器使用电池寿命模型来确定最优电池功率设定点。控制器可以包括电池劣化估计器，它被配置为估计将由所使用的电池功率设定点导致的电池劣化量。控制器还可以使用电池寿命模型来估计将由计划的或实际的控制输出集合导致的电池储能系统容量的减少。电池储能系统功率设定点也可以基于估计的电池劣化量来调整。此外，控制器可以使用电池来执行斜坡速率控制。在这种情况下，控制器可以使用来自电池储能系统的能量来平滑功率输出的突然下降，使得斜坡速率的绝对值小于阈值。当太阳强度扰动发生时，诸如云层遮挡阳光照射到光伏板，可能会发生这种情况。控制器可以使用来自电池储能系统的能量来弥补光伏板提供的功率和最小所需功率输出之间的差异，以维持所需的斜坡速率。来自电池储能系统的能量允许控制器逐渐减小功率输出，使得斜坡速率的绝对值不超过阈值。在突然下降后，来自光伏板的功率输出返回到先前的值。因此，来自光伏板的能量可以被储存在电池储能系统中。作为附加特征，控制器可以被配置为使用来自云检测器的输入来预测太阳强度扰动。
[0005]US9618914B2公开了一种微电网的能量资源
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电网
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负载自动控制系统及其控制方法。该能量资源
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电网
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负载自动控制系统包括具有分布式可再生能量发电模块、分布式可再生能量逆变器模块、包含微型燃气涡轮机的常规发电模块、用户负载模块、双向电网连接的控制模块、分布式可再生能量智能优化发电控制模块、电池储能系统的微电网，其中分布式可再生能量发电模块被用于将太阳能、风能和生物质能转换为电能，并且向负载或电网供电。分布式可再生能量逆变器模块将从光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备放电的直流电转换为交流电。常规的发电模块被用于控制微型燃气涡轮机以向用户负载或电网供电。用户负载模块是微电网中的本地负载。双向电网连接的控制模块被用于控制微电网和电网之间的连接或断开以及能量传递。储能模块被用于控制蓄电池架的充电和放电，以确保每个蓄电池的平均充电和放电时间。
[0006]分布式可再生能量智能优化发电控制模块实现控制方法，并且被用于：
[0007]‑
获取光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的节点电压和电流，通过不确定性估计在4到5个采样周期内估计光伏板、风能涡轮机和生物质能发电设备的发电容量，绘制发电容量的预报波动曲线，分别计算光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的鲁棒性，并且选择具有最佳鲁棒性的一个来向用户负载或电网供电；
[0008]‑
当光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的实际发电容量与供应给用户负载和电网的总电能之间存在差异时，向智能储能单元调整器发送控制信号；以及
[0009]‑
当光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的发电容量以及从储能模块释放的电能不同于用户负载和电网所需的总电能时，向微型燃气涡轮机发电控制器发送控制信号。
[0010]储能模块还包括智能储能单元调整器和蓄电池架，其中如果光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的剩余电能被接收到，则智能储能单元调整器计算每个蓄电池的总充电和放电时间，然后将结果与所有蓄电池的总充电和放电时间的平均值进行比较，并且选择差异最大的蓄电池进行充电。如果光伏板、风力涡轮机和生物质能发电设备的发电容量
无法满足用户负载或电网的需要，则智能储能单元调整器接收由分布式可再生能量智能优化发电控制器发送的发电控制信号以控制蓄电池架放电，计算每个蓄电池的总充电和放电时间，将结果与所有蓄电池的总充电和放电时间的平均值进行比较，并且选择差异最大的蓄电池进行放电；蓄电池架被用于储存或释放光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制具有高动态负载的电力系统的电池储能系统的方法，其中所述电力系统包括至少一个可再生有功电源、电池储能系统(BESS)、至少一个静态负载和至少一个高动态负载，其中所述系统在单个公共耦合点中被连接至所述外部电网，并且所述方法包括以下步骤：基于历史数据，预测至少一个可再生有功电源的所述发电容量并且预测所述系统中的负载，以优化所述电池储能系统的电力供应和寿命，其特征在于，所述系统在所述公共耦合点中的有功功率需求处于准恒定水平，并且控制电池储能系统的所述方法包括以下步骤：
●
从所述外部电网(P
GRID
)采集(10)恒定有功功率极限并且采集以下有功功率分布的历史数据：
‑
P
R(day)
—24小时周期期间来自可再生有功电源的有功功率，
‑
P
H.LOAD(day)
—24小时周期期间来自高动态负载的有功功率需求，
‑
P
Load(day)
—24小时周期期间来自静态负载的有功功率需求，
●
预测(20)第+1天的以下有功功率分布：
‑
P
R(day+1)
—未来24小时周期期间来自可再生有功电源的有功功率，
‑
P
H.LOAD(day+1)
—未来24小时周期期间来自高动态负载的有功功率需求，
‑
P
Load(day+1)
—未来24小时周期期间来自静态负载的有功功率需求，
●
根据以下公式计算(30)所述电池储能系统(BESS)所需的有功功率：P
BESS
＝P
R(day+1)
+P
GRID
‑
P
LOAD(day+1)
‑
P
H.LOAD(day+1)
其中：P
BESS
—所述电池储能系统所需的有功功率，P
R(day+1)
—所预测的来自可再生有功电源的有功功率，P
GRID
—来自所述外部电网的恒定有功功率极限，P
LOAD(day+1)
—所预测的来自静态负载的有功功率需求，P
H.LOAD(day+1)
—所预测的来自高动态负载的有功功率需求，
●
设置(40)与所述电池储能系统的容量相对应的所述电池储能系统(BESS)的充电状态(SoC)的每日峰值和最小充电状态(SoC)，以确保在前一步骤中计算的所述电池储能系统(BESS)所需的有功功率，
●
验证(50)所设置的充电状态(SoC)的每日峰值和最小充电状态(SoC)是否确保通过所述电池储能系统(BESS)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯帕，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：