本发明专利技术公开一种基于电池与超级电容的超级电容端电压控制方法，包括以下步骤：1）计算可再生能源输出功率的中低频分量与高频分量；2）采用超级电容补偿可再生能源输出功率波动的高频分量，电池补偿可再生能源输出功率波动的中低频分量；3）根据超级电容的剩余容量对超级电容输出功率进行修正，得到超级电容的输出功率参考值。使得在利用电池与超级电容补偿可再生能源输出功率波动中的中低频分量与高频分量的同时，根据超级电容的剩余能量对其输出功率进行修正，以达到有效地控制超级电容端电压的目的，该方法可以在抑制可再生能源输出功率波动的同时，避免超级电容端电压越限。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分布式发电供能
，是一种在抑制可再生能源输出功率波动的同时有效地控制超级电容端电压的方法，特别是。
技术介绍
可再生能源发电技术，如光伏发电和风力发电以其无污染、可再生、分布广等优点，受到了越来越多的关注。然而，可再生能源发电具有波动性大、随机性强、出力变化快的特点。因此，就地配置一定容量的储能系统，可以有效抑制可再生能源发电输出功率的波动，提高电网接纳可再生能源发电的能力。但单一电池储能功率密度小，当可再生能源出力波动剧烈时，电池输出功率极易达到限幅；而单一的超级电容储能由于能量密度小，又不能 长时间供电。因此利用电池与超级电容混合储能系统对可再生能源输出功率波动进行抑制，其中超级电容能充分地利用其功率密度大的特点，主要用于负责补偿可再生能源输出功率中的高频波动，有效地避免了电池输出功率达到限幅的现象。目前国内外提出的电池与超级电容混合储能系统的控制策略主要有三种I)基于预测的计划输出控制方法。根据可再生能源输出功率预测值与本地负荷预测值，以一定的时间长度为标准，以平衡该时间段内的能量为目标计算电池储能系统的输出功率参考值，再以平衡短时间内的功率波动为目标计算超级电容的输出功率参考值。2)基于滤波的平滑输出控制方法。根据滤波原理，利用电池补偿可再生能源输出功率中的中低频分量；利用超级电容补偿可再生能源输出功率中的高频分量，充分地利用了超级电容功率密度大与电池能量密度大的优点。3)在超级电容滤波控制的基础上提出超级电容的管理方法。根据超级电容的端电压对超级电容的存储能量进行管理，以防止超级电容端电压越限。第一种控制策略比较依赖可再生能源出力预测与负荷预测的准确性，而且所需储能系统的容量一般较大，而第二种控制策略所需储能系统容量较小，但平滑效果必然会受到一定的限制。而且前两种控制策略都没有考虑到超级电容的能量管理，超级电容极易达到其端电压上下限而退出运行。第三种控制策略虽然考虑到了超级电容的端电压控制，但是当超级电容端电压过高或过低时只是一味地减小超级电容的输出功率，没有区分超级电容是处在充电状态还是处在放电放电，该方法没有实现最优的超级电容能量管理。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术在基于电池与超级电容混合滤波控制的基础上，提出了一种超级电容端电压控制方法，即能量管理方法。在分别利用电池与超级电容补偿可再生能源输出功率波动的中低频分量与高频分量的同时，根据超级电容的实时剩余容量计算出超级电容输出功率参考值的调整比例值，并根据其输出功率的正负做出相应的修正，以有效地控制其端电压。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为，包括以下步骤I)计算可再生能源输出功率的中低频分量与高频分量；2)采用超级电容补偿可再生能源输出功率波动的高频分量，电池补偿可再生能源输出功率波动的中低频分量；3)根据超级电容的剩余容量对超级电容输出功率进行修正，得到超级电容的输出功率参考值。所述步骤I)中的再生能源输出功率的高频分量Ps。μ的计算公式J . V·Psc ref =" ·—^试中PW为可再生能源输出功率；TS。为一阶巴特沃兹低通滤波器 —I + Isc ■ S的滤波时间常数；再生能源输出功率的中低频分量Pbat 的计算公式Tf · ^Pbat—ref = ~{PW+PSC) ' ~ ;式中PW为可再生能源输出功率；Tbat和Ts。为一阶巴特沃 —^ + Tbat-S兹低通滤波器的滤波时间常数，Tsc<Tbato由于超级电容属于功率型储能装置，充放电功率变化区间大，循环次数多，能量密度小，因此选择较小的滤波时间常数Ts。，用来补偿可再生能源输出功率Pw(S)中的高频分量；由于电池属于能量型储能装置，充放电功率变化区间小，循环次数少，能量密度大，因此选择较大的滤波时间常数Tbat，用来补偿可再生能源输出功率Pw(S)中的中低频分量。所述步骤3)超级电容的剩余容量SOCse根据超级电容的端电压获得，所述超级电容的剩余容量socs。与超级电容端电压成比例关系；超级电容储存的能量I I 二式中C为超级电容的电容，Us。为超级电容端电压。在超级电容端电压达到上下限值之前，采取提前控制以防止超级电容端电压越限。本专利技术通过选取适当的超级电容端电压作为开始预先控制的判断条件，以达到有效防止超级电容端电压越限的目的。所述步骤3)根据超级电容的剩余容量对超级电容输出功率进行修正包括以下情况31)当超级电容端电压Usc为高限区时，即Us。up〈Us。( Usc max时，超级电容端电压Usc的控制方法是少充多放；32)正常工作区S卩Usc down ( Usc ( Usc up时，超级电容与电池输出功率不做调整；33)当超级电容端电压Usc为高限区时，即Usc min ( USCXUS。d_时，超级电容端电压Usc的控制方法是少放多充；所述Use min为超级电容端电压的下限，Usc max为超级电容端电压的上限;Usc—-n为超级电容端电压的下限判断条件值，Usc up为超级电容端电压的上限判断条件值。本专利技术的有益效果在利用电池与超级电容补偿可再生能源输出功率波动的中低频分量与高频分量的同时，根据超级电容的实时剩余容量计算出超级电容输出功率参考值的调整比例值，并根据其输出功率的正负做出相应的修正，以有效地控制其端电压。附图说明图I为本专利技术系统结构图；图2为本专利技术混合储能的滤波控制框图；图3为本专利技术超级电容输出功率与电池输出功率波特图；图4为本专利技术端电压控制框图；图5、6为本专利技术超级电容端电压控制效果图。具体实施例方式下面根据说明书附图，详细地介绍一下本专利技术的技术方案。 电池/超级电容混合储能系统与可再生能源发电系统并网结构图如图I所示。其中电池与超级电容通过各自的DC/DC变换器连接到直流母线处，再通过DC/AC变换器连接到交流母线处；可再生能源发电系统直接连接到交流母线处；微网的交流母线再通过静态开关与配电网相连。忽略系统损耗并由能量守恒定律可得，Pbat+Psc+Pw=Psys(I)式中，Pbat为电池输出功率，Psc为超级电容输出功率,Pw可再生能源发电功率,Psys为联络线功率。本专利技术中与超级电容和电池连接的DC/DC变换器采用恒功率控制，其控制目标是抑制可再生能源输出功率的波动。由于超级电容属于功率型储能装置，输出功率变化范围大，变化速率快，且超级电容循环次数多，因此超级电容主要用来补偿可再生能源输出功率波动中的高频分量；而电池属于能量型储能装置，输出功率变化范围小，变化速率慢，且电池循环次数少，因此电池主要用来补偿可再生能源输出功率波动中的中低频分量。基于电池与超级电容混合储能的滤波控制框图如图2所示。波动的可再生能源输出功率Pw通过滤波时间常数为Ts。的一阶巴特沃兹低通滤波器得到联络线功率一次目标值再与可再生能源输出功率Pw相减，得到超级电容输出功率参考值P&M，如式(2)所示，即再生能源输出功率的高频分量；可再生能源输出功率Pw与超级电容实际输出功率Ps。相加后，通过滤波时间常数为Tbat的滤波器得到联络线功率的二次目标值再与滤波之前的值相减得到电池输出功率参考值Psc;—Mf，如式(3)，即再生能源输出功率的中低频分量。其中联络线一次目标值是指经超级电容补偿后的理想联络线功率值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于电池与超级电容的超级电容端电压控制方法，其特征在于包括以下步骤：1）计算可再生能源输出功率的中低频分量与高频分量；2）采用超级电容补偿可再生能源输出功率波动的高频分量，电池补偿可再生能源输出功率波动的中低频分量；3）根据超级电容的剩余容量对超级电容输出功率进行修正，得到超级电容的输出功率参考值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建斌，刘智宏，吴宇霆，胡玉峰，王成山，郭力，贾宏杰，刘云，许健，吴家宏，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，天津大学，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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