一种大规模储能装置协调控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大规模储能装置协调控制方法，协调控制器控制底层控制单元的启动与停机，底层控制单元向协调控制器反馈故障与运行状态；协调控制器监测底层模块状态及蓄电池允许最大可充/放功率，功率控制单元以按比例分配向各底层控制单元下发功率定值；离网运行中，采用避免逆变器环流的功率均衡控制方式；采用在系统停机或待机状态下自动均衡的方式进行蓄电池的均衡。本发明专利技术解决了大规模储能装置的多目标协调控制难题，为大规模储能装置的研制及推广奠定基础，具有极其重要的理论意义和工程现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大規模储能装置协调控制方法。
技术介绍
大規模储能装置目前在国内外处于示范运行阶段，尚未大規模推广，已投运示范工程大多数为小容量的示范性储能装置，而且大多采用ー级变换，在离网运行应用环境中，大部分都是单机运行。 目前方法存在的问题及缺点由于储能装置的研制在国内外上处于起步阶段。目前国内尚无适用于储能装置的大規模储能装置协调控制策略。申请号为201110231953. 5的中国专利申请《一种大规模储能装置及其主电路》提供了一种大规模储能装置的主电路拓扑和控制平台方案。本专利技术在该方案的基础上对其协调控制策略的进ー步完善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，用以解决现有控制策略不适合大規模储能装置的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案是，协调控制器控制底层控制単元的启动与停机，底层控制単元向协调控制器反馈故障与运行状态；协调控制器监测底层模块状态及蓄电池允许最大可充/放功率，功率控制单元以按比例分配向各底层控制単元下发功率定值；离网运行中，采用避免逆变器环流的功率均衡控制方式；采用在系统停机或待机状态下自动均衡的方式进行蓄电池的均衡。协调控制器控制底层控制単元通过光纤通讯。所述各逆变器的功率均衡控制中,加入一个用于检测系统输出有功功率和无功功率的延时。所述延时为20ms。本专利技术解决了大规模储能装置的多目标协调控制难题，为大规模储能装置的研制及推广奠定基础，具有极其重要的理论意义和工程现实意义。本专利技术的优点协调控制器利用光接ロ电平变化来控制模块单元的启动、停机、复位及故障保护逻辑，保证了装置的稳定可靠运行；本策略中通过协调控制器监测底层模块状态及蓄电池允许最大可充/放功率，通过功率控制单元完成对各模块定值的下发。解决了功率分配不均导致系统功率利用率低的问题；解决了离网运行多机并联的环流问题。本控制策略在蓄电池标定及均衡时，只需对单组电池进行操作，不影响装置的正常工作。本专利技术与目前方法的主要不同1)大规程储能装置需要对多个底层模块的协调控制，复杂程度更高，协调控制难度较大，且运行环境下的电磁干扰更加剧烈。2)解决了离网运行储能装置并联的环流问题，为大规模储能装置的研制及推广奠定了基础。附图说明图I是大规模储能装置的启动控制保护逻辑示意图；图2是通讯网络示意图；图3是按比例分配功率流程图；图4是储能装置并联控制框图； 图5是均衡控制流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进ー步详细的说明。本控制策略即为实现不同エ况下对储能装置的实现启动、停机、复位逻辑操作、故 障保护逻辑操作、功率分配、对储能蓄电池标定及均衡控制、离网运行储能装置并联控制。大規模储能装置的协调控制策略详细说明如下1，各模块启动控制、保护逻辑如图I所示的大規模储能装置的启动控制保护逻辑示意图，底层控制単元等同于
技术介绍
中所述专利文件201110231953. 5的附图中各变流器的控制器。协调控制器与下层控制分别通过两根光纤连接，一根为启动控制信号、另ー根为故障反馈信号。启动控制信号分为三种情况A，lMhz方波信号协调控制器下发底层的复位信号，完成对底层模块故障复位；B,有光信号高电平信号，协调控制器下发的启动命令。完成对底层模块的启动控制；C,无光信号低电平信号,协调控制器下发的停机命令,完成对底层模块的停机操作。故障及运行状态反馈信号分为两种情况:A，有光信号底层模块处于冷备状态；B,无光信号底层模块处于故障状态；C, IMhz方波信号底层模块处于运行状态。底层控制通过启动控制光纤电平变化来进行各模块相应的操作，同时协调控制单元通过故障及运行状态反馈信号变化对相应的底层单元进行控制。由于是光纤连接可以避免由于电磁干扰弓I起的装置误操作，保证装置可靠稳定运行。2，功率分配如图2所示，底层控制单元与协调控制单元组成CAN总线模式。由协调控制单元接收上级监控下发的功率指令，通过功率分配単元得到每个模块的定值，然后经过CAN下发至底层控制単元，控制相应模块运行。功率分配一般分为平均分配、按比例分配和按优先级分配。平均分配将功率给定除以电池组个数(不考虑电池组的差异性)，得到每组电池应输出的功率值；按比例分配考虑了电池组的差异性，可用功率大的多发，可用功率小的少发；按优先级分配就是给各电池组确定优先级，当功率给定小于优先级最高的电池组时，只启动第一组电池，若大于优先级最高的模块则优先级最高的模块满功率运行，以此类推。按比例分配可以提高系统的利用率，重载时可以提闻电池的使用寿命。实际应用中响应时间和电池的使用寿命是衡量储能系统好坏的最重要的两个指标，因此综合考虑采用第二种功率分配方案(按比例分配)。按比例分配的流程如图3。按比例分配所需物理量如下表。表I按比例分配所需物理量 变量名称数据名称 PowerGiven功率给定ChPowerSum可用充电功率之和 DisChPowerSum可用放电功率之和ChPowerEn [k]第k组电池可用充电功率DisChPowerEn[k]第k组电池可用放电功率 ChPower [k]第k组电池充电功率 DisChPower [k]第k组电池放电功率3，离网运行储能装置并联的均流控制在离网运行中，由于各台储能装置在输出电压幅值和相位存在偏差，同时线路阻抗也有差异。因此各台逆变器并联时必然会有环流，从而使各台逆变模块不能均分负载，部分模块可能工作于过载状态，进而导致并联系统的崩溃。所以在逆变器并联时需加入并联控制来抑制逆变器环流，保证各台逆变器均分负载正常工作。其控制策略如图4所示，图中变量定义如下Vcd为系统电压有功分量，Vcq为系统电压无功分量，id为系统电流有功分量，iq为系统电流无功分量，Pi为系统有功功率，Qi为系统无功功率，Pave为计算系统有功功率给定值，Qave为计算系统无功给定值，AVd储能装置的有功偏差，AVq为储能装置的无功偏差，V*d为装置有功电压给定值,V*q为装置无功电压给定值,idref为装置有功电流给定值，iqref为装置无功电流给定值。为了保证各台逆变器输出电压幅值和相角相同，需在各台逆变器之间加入功率均衡控制，保证各台逆变器之间的功率均分，抑制系统环流。功率均分控制，由于需检测系统输出有功和无功功率，因此加入了ー个20ms的延时，均流效果较好，稳定性高，具有较强的抗扰动性。逆变器输出平均功率时其对应的输出电压为ひ，并且以并联电网电压为基准进行dq解耦，则有^P = Kve ~Ρ =^ (び置 sin iPave — Ui sin Ψ ) = ~(Uq(ave) — Uq(i))本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模储能装置协调控制方法，其特征在于，协调控制器控制底层控制单元的启动与停机，底层控制单元向协调控制器反馈故障与运行状态；协调控制器监测底层模块状态及蓄电池允许最大可充/放功率，功率控制单元以按比例分配向各底层控制单元下发功率定值；离网运行中，采用避免逆变器环流的功率均衡控制方式；采用在系统停机或待机状态下自动均衡的方式进行蓄电池的均衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世锋，韩健，张建兴，曹智慧，张冲，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电源有限公司，
类型：发明
国别省市：