一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)微電網(wǎng)的儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)及其控制方法。用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)，包括彼此獨(dú)立的蓄電池組、雙向DC電力變換裝置、蓄電池充放電控制器、蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)集中控制裝置以及連接線(xiàn)路。本發(fā)明利用全部蓄電池來(lái)完成間歇式新能源發(fā)電與電力負(fù)荷間的瞬時(shí)功率平衡、最大限度的提高能源利用率，避免了蓄電池組的閑置浪費(fèi)，又可以有效保護(hù)蓄電池的性能，延長(zhǎng)其使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)微電網(wǎng)的儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)、光這類(lèi)新能源發(fā)電設(shè)備發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足這類(lèi)高滲透率系統(tǒng)的持續(xù)平穩(wěn)供電需要，儲(chǔ)能設(shè)備是必須要配備的。目前技術(shù)條件下，大容量?jī)?chǔ)能依然以鉛酸蓄電池為主。然而鉛酸蓄電池在使用過(guò)程中，如果控制策略不得當(dāng)，將直接導(dǎo)致蓄電池的使用壽命明顯縮短，大幅減少應(yīng)有儲(chǔ)能能力。而風(fēng)、光等能源間歇、分布、隨機(jī)的發(fā)電特點(diǎn)，卻要求儲(chǔ)能裝置必須經(jīng)常處于在隨機(jī)交替充放電的工作狀態(tài)，這種工作狀態(tài)將嚴(yán)重影響蓄電池的儲(chǔ)能能力和使用壽命。目前針對(duì)以上問(wèn)題，在獨(dú)立微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一般采用以下兩種具體解決方案:
[0003]第一種方案是使用新型蓄電池或儲(chǔ)能裝置。某些新型蓄電池可以避免深度放電或頻繁充放對(duì)其使用壽命所產(chǎn)生的影響。但是其一般價(jià)格比較高，同時(shí)在使用過(guò)程中的其他附加條件要求可能較苛刻，或者有投資成本過(guò)高、技術(shù)不完善等缺點(diǎn)，單獨(dú)使用難以滿(mǎn)足儲(chǔ)能需求。
[0004]第二種方案是多種儲(chǔ)能設(shè)備混合使用，組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。這種方法可以有效規(guī)避單一儲(chǔ)能工作方式的一些缺點(diǎn)，具有一定的良好效果。但是由于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，組合方式多樣，不同組合方式之間的優(yōu)劣差異目前尚無(wú)定論。且其需要針對(duì)不同實(shí)例專(zhuān)門(mén)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，并且控制策略復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性難以保證。同時(shí)其擴(kuò)展性不好，在需要進(jìn)行容量擴(kuò)展的情況下一般需要變更控制策略，維護(hù)較困難。
[0005]針對(duì)微電網(wǎng)中鉛酸蓄電池為儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能系統(tǒng)，專(zhuān)利CN201210281726.8提出了一種針對(duì)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池儲(chǔ)能的分組控制方法，其核心策略是將蓄電池拆分為多個(gè)獨(dú)立的蓄電池組，在不同的工作狀態(tài)下使用不同的組以求避免蓄電池交替充放電的情況發(fā)生。但是此專(zhuān)利為了滿(mǎn)足其保護(hù)蓄電池的目的，很大程度上犧牲了儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體性能。其控制策略只能實(shí)現(xiàn)某一時(shí)刻對(duì)單組蓄電池進(jìn)行充放，其余蓄電池組則會(huì)處于空閑狀態(tài)，因此為了滿(mǎn)足功率需求較大的情況，就需要增加儲(chǔ)能系統(tǒng)總體容量，使得建設(shè)成本增力口，造成不必要的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有服務(wù)于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)的不足提出了一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)，本發(fā)明的目的還在于提出一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)，包括彼此獨(dú)立的蓄電池組、雙向DC電力變換裝置、蓄電池充放電控制器、蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)集中控制裝置以及連接線(xiàn)路，一個(gè)蓄電池組由大量的單體蓄電池串并聯(lián)組成，通過(guò)線(xiàn)纜連接到雙向DC電力變換裝置的一側(cè)，雙向DC電力變換裝置包括雙向直流升降壓電路及其驅(qū)動(dòng)電路；雙向DC變換裝置的另一側(cè)通過(guò)線(xiàn)纜連接到直流母線(xiàn)；雙向DC電力變換裝置通過(guò)連接到蓄電池組的電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器采集蓄電池組的電壓、電流和溫度信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和計(jì)算蓄電池組的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)；蓄電池充放電控制器接收蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置提供的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)SOC和電壓電流數(shù)據(jù)，輸出PWM信號(hào)控制雙向DC變換電路；儲(chǔ)能系統(tǒng)集中控制裝置通過(guò)雙向通信線(xiàn)路連接每一個(gè)儲(chǔ)能單元的蓄電池充放電控制器，接收荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)作反饋信號(hào)，并將充放電指令信號(hào)輸出至每一個(gè)儲(chǔ)能單元的蓄電池充放電控制器。
[0009]用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)控制方法:
[0010](I)全部蓄電池組標(biāo)記為充電或放電兩個(gè)屬性，兩個(gè)屬性為互補(bǔ)關(guān)系，定義充電組的充電優(yōu)先級(jí)序列CO，放電組的放電優(yōu)先級(jí)序列DlO和D2()，Dl與D2串接，組成序列DO，定義第一放電深度SI，第二放電深度S2，并滿(mǎn)足S0Cmax>Sl>S2>0 ；
[0011](2)檢測(cè)每一個(gè)蓄電池組的開(kāi)路電壓Vb和最大允許電流Ib，計(jì)算各組的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0012](3)判斷需要對(duì)儲(chǔ)能子系統(tǒng)執(zhí)行充電或放電動(dòng)作:檢測(cè)此時(shí)刻系統(tǒng)中發(fā)電總功率和負(fù)荷用電總功率，當(dāng)總發(fā)電功率大于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行充電動(dòng)作；當(dāng)總發(fā)電功率小于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行放電動(dòng)作；如果需要進(jìn)行充電動(dòng)作則執(zhí)行步驟(4)，如果需要進(jìn)行放電動(dòng)作則執(zhí)行步驟(5)；
[0013](4)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí):
[0014](4.1)集中控制器通過(guò)傳感器采集系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，計(jì)算出需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的功率p(t):
[0015]P(t) = PG(t)-PL(t),
[0016]式中:P(t)為需要充電的功率，Pe(t)為全部發(fā)電設(shè)備輸出的總功率，PJt)為全部負(fù)荷消耗的總功率；屬性為充電組的蓄電池組數(shù)量為N，CO按照進(jìn)入先后的原則排序，先進(jìn)入充電組的蓄電池組在優(yōu)先級(jí)序列中將位置靠前，CO中每一組蓄電池的最大充電功率分別對(duì)應(yīng)為p(n)max ；
[0017](4.2)當(dāng)不等式？(0≤Σ P(N)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法計(jì)算出最小的η值，η≤N，使得P(t)≤Σ P(n)max，則對(duì)序列CO中前η組進(jìn)行充電動(dòng)作；
[0018](4.3)當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(N)niax不滿(mǎn)足時(shí)，則從放電組中選擇SOC最低的k個(gè)組，使得P(t) P(n+k)max滿(mǎn)足，并且k值最小，將這k組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆娊M，并排入充電優(yōu)先級(jí)序列中，當(dāng)全部可充電的蓄電池組的最大充電功率之和小于P(t)時(shí)，S0C〈S0Cmax并且非D(I)，對(duì)全部可充電蓄電池組進(jìn)行充電；
[0019](4.4)當(dāng)充電組中蓄電池組達(dá)到時(shí)SOCmax，則將其移出充電組，CO中位于其后序列的蓄電池組依次前移；
[0020](4.5)移入充電組的蓄電池組，其充電優(yōu)先級(jí)排在CO最后；
[0021](5)對(duì)蓄電池進(jìn)行放電時(shí):
[0022](5.1)集中控制器通過(guò)傳感器采集這一時(shí)刻系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，計(jì)算出蓄電池需要進(jìn)行放電的功率p(t):[0023]P(t) = PL(t)-PG(t)
[0024]式中:P(t)為需要放電的功率，Pg(t)為全部發(fā)電設(shè)備輸出的總功率，Pl(t)為全部負(fù)荷消耗的總功率；屬性為放電組的組數(shù)為M，放電優(yōu)先級(jí)序列Dl O和D2 0串接為DO，DlO除Dl (I)之外，按照SOC由低到高的原則排序，D2 0按照SOC由高到低的原則排序，DO中每一組蓄電池的最大放電功率分別對(duì)應(yīng)為P(Hi)max ；
[0025](5.2)當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(M)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法找到最小的m值，n ≤M,使得P (t)≤Σ P (m)max,則對(duì)D O中前m組進(jìn)行放電動(dòng)作；
[0026](5.3)當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(M)max不滿(mǎn)足時(shí)，則從充電組中選擇SOC最高的j個(gè)組，使得P(t) P(m+j)max滿(mǎn)足，時(shí)將這j組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榉烹娊M，并排入放電優(yōu)先級(jí)序列中。當(dāng)全部可放電的蓄電池組的最大充電功率之和依然不能大于等于P(t)時(shí)，S0C>S2并且非C(l)，則同時(shí)對(duì)全部可放電蓄電池組進(jìn)行放電，缺失的能量需求將不會(huì)被滿(mǎn)足；
[0027](5.4)當(dāng)Dl O中的SOC低于SI時(shí)，則將其移動(dòng)至D2 O中，Dl中位于其后的蓄電池組依次前移；當(dāng)?shù)腟OC低于S2時(shí)，則移出放電組，D2中位于其后的蓄電池組依次前移；
[0028](5.5)移入放電組的蓄電池，如果其SOC大于SI，則其放電優(yōu)先級(jí)排入Dl，按照SOC從低到高的原則排序；如果其SOC小于SI并大于S2，則其放電優(yōu)先級(jí)排入D2，按照SOC從高到低的原則排序。
[0029]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明根據(jù)電網(wǎng)能量剩余/缺失的實(shí)時(shí)情況，選擇儲(chǔ)能系統(tǒng)充電/放電動(dòng)作，監(jiān)測(cè)每一個(gè)儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)，設(shè)置充放電優(yōu)先級(jí)序列，在需要對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電的時(shí)刻，根據(jù)每一個(gè)蓄電池組的荷電狀態(tài)，選擇出最佳的一組或幾組進(jìn)行充電動(dòng)作，在需要儲(chǔ)能系統(tǒng)放電的時(shí)刻，根據(jù)每一個(gè)蓄電池組的荷電狀態(tài)，選擇出最佳的一組或幾組進(jìn)行放電動(dòng)作，設(shè)定蓄電池組荷電狀態(tài)的上限以及下限，避免使其發(fā)生過(guò)充過(guò)放。
[0030]這樣既可以充分利用全部蓄電池來(lái)完成間歇式新能源發(fā)電與電力負(fù)荷間的瞬時(shí)功率平衡、最大限度的提高能源利用率，避免了蓄電池組的閑置浪費(fèi)，又可以有效保護(hù)蓄電池的性能，延長(zhǎng)其使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為蓄電池分組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2為蓄電池分組管理充電流程圖。
[0033]圖3為蓄電池分組管理放電流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖1-3對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0035]針對(duì)現(xiàn)有服務(wù)于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出了一種大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)分組式工作方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)其提出一種全新的控制策略，能夠?qū)Ψ纸M蓄電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行靈活地控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)多組蓄電池組同時(shí)進(jìn)行充電或放電。這樣既可以充分利用全部蓄電池來(lái)完成間歇式新能源發(fā)電與電力負(fù)荷間的瞬時(shí)功率平衡、最大限度的提高能源利用率，避免了蓄電池組的閑置浪費(fèi)，又可以有效保護(hù)蓄電池的性能，延長(zhǎng)其使用壽命。下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方法。除本實(shí)施方法以外，本發(fā)明還有其他實(shí)施方案，凡是采用同等方法或類(lèi)似方案的方法，均在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0036]圖1為本發(fā)明的儲(chǔ)能系統(tǒng)一種實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)采用直流母線(xiàn)的結(jié)構(gòu)，發(fā)電設(shè)備將能量經(jīng)過(guò)電力變換設(shè)備傳遞到直流母線(xiàn)上，每一個(gè)蓄電池組通過(guò)雙向DC/DC電力變換裝置與直流母線(xiàn)相連，負(fù)載通過(guò)DC/AC變換裝置從直流母線(xiàn)取得能量。
[0037]蓄電池組由大量蓄電池串并聯(lián)組成。雙向DC變換裝置通過(guò)線(xiàn)纜一側(cè)連接蓄電池組，另一側(cè)連接直流母線(xiàn)。發(fā)電設(shè)備的能量通過(guò)電力變換裝置和線(xiàn)纜連接直流母線(xiàn)。負(fù)荷設(shè)備通過(guò)DC/AC變換設(shè)備和線(xiàn)纜連接直流母線(xiàn)。以上設(shè)備的功能是進(jìn)行能量傳輸、儲(chǔ)存、變換。
[0038]集中控制器通過(guò)雙向通信線(xiàn)路連接每一個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電控制器。充放電控制器通過(guò)數(shù)字信號(hào)線(xiàn)路連接電池狀態(tài)檢測(cè)裝置。電池狀態(tài)檢測(cè)裝置通過(guò)模擬信號(hào)線(xiàn)路連接溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器。以上設(shè)備的功能是進(jìn)行信號(hào)的采集并傳輸，以及控制信號(hào)的產(chǎn)生并傳輸。
[0039]圖2為蓄電池分組管理的充電流程圖。
[0040]本發(fā)明的蓄電池分組 充放電控制策略，包括以下步驟:
[0041]首先檢測(cè)每一個(gè)蓄電池組的開(kāi)路電壓VB和最大允許電流Ib，計(jì)算各組的SOC狀態(tài)。
[0042]全部蓄電池組標(biāo)記為充電或放電兩個(gè)屬性，兩個(gè)屬性為互補(bǔ)關(guān)系，可以在某些條件下相互轉(zhuǎn)變。定義充電組的充電優(yōu)先級(jí)序列C O，放電組的放電優(yōu)先級(jí)序列DI O和D2()，Dl與D2串接，組成序列D()。定義第一放電深度SI，第二放電深度S2，并滿(mǎn)足SOCniaxW I >S2>0。
[0043]判斷某一時(shí)刻對(duì)儲(chǔ)能子系統(tǒng)執(zhí)行充電或放電動(dòng)作的方法是:檢測(cè)此時(shí)刻系統(tǒng)中發(fā)電總功率和負(fù)荷用電總功率。當(dāng)總發(fā)電功率大于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行充電動(dòng)作；當(dāng)總發(fā)電功率小于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行放電動(dòng)作。
[0044]某一時(shí)刻對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，其控制步驟包括:
[0045]SlOl集中控制器通過(guò)傳感器米集這一時(shí)刻系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，用總發(fā)電功率減總負(fù)載功率，計(jì)算出需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的功率P(t)。屬性為充電組的蓄電池組數(shù)量為N，CO按照進(jìn)入先后的原則排序，先進(jìn)入充電組的蓄電池組在優(yōu)先級(jí)序列中將位置靠前。CO中每一組蓄電池的最大充電功率分別對(duì)應(yīng)為P (η) ΜΧ。
[0046]S102當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(N)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法計(jì)算出最小的η值(η≤N)，使得P(t)≤ΣΡ(η)_。則對(duì)序列CO中前η組進(jìn)行充電動(dòng)作。
[0047]S103當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(N)max不滿(mǎn)足時(shí)，則從放電組中選擇SOC最低的k個(gè)組，使得p(t)≤Σ P(n+k)max滿(mǎn)足，并且k值最小。此時(shí)將這k組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆娊M，并排入充電優(yōu)先級(jí)序列中。當(dāng)全部可充電的蓄電池組(S0C〈S0Cmax并且非D (I))的最大充電功率之和依然不能大于等于P(t)時(shí)，則同時(shí)對(duì)全部可充電蓄電池組進(jìn)行充電，剩余的能量將不會(huì)被儲(chǔ)存。
[0048]S104當(dāng)充電組中某蓄電池組達(dá)到時(shí)SOCmax，則將其移出充電組，CO中位于其后序列的蓄電池組依次前移。
[0049]S105移入充電組的蓄電池組，其充電優(yōu)先級(jí)排在CO最后。[0050]某一時(shí)刻對(duì)蓄電池進(jìn)行放電時(shí)，其控制步驟包括:
[0051]S201集中控制器通過(guò)傳感器采集這一時(shí)刻系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，用總負(fù)載功率減總發(fā)電功率，計(jì)算出蓄電池需要進(jìn)行放電的功率p(t)。屬性為放電組的組數(shù)為M，放電優(yōu)先級(jí)序列DlO和D2()串接為D()。DlO除Dl (1)之外，按照SOC由低到高的原則排序，D20按照SOC由高到低的原則排序，DO中每一組蓄電池的最大放電功率分別對(duì)應(yīng)為P (m)max。
[0052]S202當(dāng)不等式P(t) ( Σ P(M)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法找到最小的m值(η≤M)，使得P(t) P(m)fflax0則對(duì)D()中前m組進(jìn)行放電動(dòng)作。
[0053]S203當(dāng)不等式P(t)≤Σ P(M)max不滿(mǎn)足時(shí)，則從充電組中選擇SOC最高的j個(gè)組，使得P(t)≤Σ P(m+j)max滿(mǎn)足。時(shí)將這j組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榉烹娊M，并排入放電優(yōu)先級(jí)序列中。當(dāng)全部可放電的蓄電池組(S0C > S2并且非C(1))的最大充電功率之和依然不能大于等于P(t)時(shí)，則同時(shí)對(duì)全部可放電蓄電池組進(jìn)行放電，缺失的能量需求將不會(huì)被滿(mǎn)足。
[0054]S204 iDl()中某一組的SOC低于SI時(shí)，則將其移動(dòng)至D2 O中，Dl中位于其后的蓄電池組依次前移；當(dāng)某一組的SOC低于S2時(shí)，則移出放電組，D2中位于其后的蓄電池組依次前移。
[0055]S205移入放電組的蓄電池，如果其SOC大于SI，則其放電優(yōu)先級(jí)排入D1，按照SOC從低到高的原則排序；如果其SOC小于SI并大于S2，則其放電優(yōu)先級(jí)排入D2，按照SOC從高到低的原則排序。
【權(quán)利要求】
1.一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)，包括彼此獨(dú)立的蓄電池組、雙向DC電力變換裝置、蓄電池充放電控制器、蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)集中控制裝置以及連接線(xiàn)路，其特征在于:一個(gè)蓄電池組由大量的單體蓄電池串并聯(lián)組成，通過(guò)線(xiàn)纜連接到雙向DC電力變換裝置的一側(cè)，雙向DC電力變換裝置包括雙向直流升降壓電路及其驅(qū)動(dòng)電路；雙向DC變換裝置的另一側(cè)通過(guò)線(xiàn)纜連接到直流母線(xiàn)；雙向DC電力變換裝置通過(guò)連接到蓄電池組的電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器采集蓄電池組的電壓、電流和溫度信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和計(jì)算蓄電池組的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)；蓄電池充放電控制器接收蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置提供的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)SOC和電壓電流數(shù)據(jù)，輸出PWM信號(hào)控制雙向DC變換電路；儲(chǔ)能系統(tǒng)集中控制裝置通過(guò)雙向通信線(xiàn)路連接每一個(gè)儲(chǔ)能單元的蓄電池充放電控制器，接收荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)作反饋信號(hào)，并將充放電指令信號(hào)輸出至每一個(gè)儲(chǔ)能單元的蓄電池充放電控制器。
2.一種用于間歇式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能子系統(tǒng)控制方法，其特征在于: (I)全部蓄電池組標(biāo)記為充電或放電兩個(gè)屬性，兩個(gè)屬性為互補(bǔ)關(guān)系，定義充電組的充電優(yōu)先級(jí)序列C O，放電組的放電優(yōu)先級(jí)序列Dl O和D2 O，Dl與D2串接，組成序列D ()，定義第一放電深度S1，第二放電深度S2，并滿(mǎn)足S0Cmax>Sl>S2>0 ； (2 )檢測(cè)每一個(gè)蓄電池組的開(kāi)路電壓Vb和最大允許電流IB，計(jì)算各組的荷電狀態(tài)數(shù)據(jù)； (3)判斷需要對(duì)儲(chǔ)能子系統(tǒng)執(zhí)行充電或放電動(dòng)作:檢測(cè)此時(shí)刻系統(tǒng)中發(fā)電總功率和負(fù)荷用電總功率，當(dāng)總發(fā)電功率大于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行充電動(dòng)作；當(dāng)總發(fā)電功率小于總負(fù)荷功率時(shí)，進(jìn)行放電動(dòng)作；如果需要進(jìn)行充電動(dòng)作則執(zhí)行步驟(4)，如果需要進(jìn)行放電動(dòng)作則執(zhí)行步驟(5); (4)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí): (4.1)集中控制器通過(guò)傳感器采集系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，計(jì)算出需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的功率P(t):
P(t) = PG(t)-PL(t), 式中:P(t)為需要充電的功率，Pe(t)為全部發(fā)電設(shè)備輸出的總功率，PL(t)為全部負(fù)荷消耗的總功率；屬性為充電組的蓄電池組數(shù)量為N，CO按照進(jìn)入先后的原則排序，先進(jìn)入充電組的蓄電池組在優(yōu)先級(jí)序列中將位置靠前，CO中每一組蓄電池的最大充電功率分別對(duì)應(yīng)為P(n)max; (4.2)當(dāng)不等式P(t)≤ΣP(N)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法計(jì)算出最小的η值，N≤N，使得P(t)≤Σ P(n)max，則對(duì)序列CO中前η組進(jìn)行充電動(dòng)作； (4.3)當(dāng)不等式P(t)≤Σ P (N)fflax不滿(mǎn)足時(shí)，則從放電組中選擇SOC最低的k個(gè)組，使得P(t)≤Σ P(n+k)max滿(mǎn)足，并且k值最小，將這k組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆娊M，并排入充電優(yōu)先級(jí)序列中，當(dāng)全部可充電的蓄電池組的最大充電功率之和小于P(t)時(shí)，S0C〈S0Cmax并且非D(I)，對(duì)全部可充電蓄電池組進(jìn)行充電； (4.4)當(dāng)充電組中蓄電池組達(dá)到時(shí)SOCmax，則將其移出充電組，CO中位于其后序列的蓄電池組依次前移； (4.5)移入充電組的蓄電池組，其充電優(yōu)先級(jí)排在CO最后； (5 )對(duì)蓄電池進(jìn)行放電時(shí): (5.1)集中控制器通過(guò)傳感器采集這一時(shí)刻系統(tǒng)中全部發(fā)電設(shè)備的輸出功率和全部負(fù)荷的功率需求，計(jì)算出蓄電池需要進(jìn)行放電的功率p(t):
P(t) = PL(t)-PG(t) 式中:P(t)為需要放電的功率，Pe(t)為全部發(fā)電設(shè)備輸出的總功率，PJt)為全部負(fù)荷消耗的總功率；屬性為放電組的組數(shù)為M，放電優(yōu)先級(jí)序列DlO和D20串接為D()，DlO除Dl (1)之外，按照SOC由低到高的原則排序，D2 O按照SOC由高到低的原則排序，DO中每一組蓄電池的最大放電功率分別對(duì)應(yīng)為P(Hl)max ； (5.2)當(dāng)不等式P (t)≤Σ P(M)max滿(mǎn)足時(shí)，使用循環(huán)計(jì)算的方法找到最小的m值，η≤M，使得P (t)≤Σ P (m)max,則對(duì)D()中前m組進(jìn)行放電動(dòng)作； (5.3)當(dāng)不等式P (t)≤Σ P(M)max不滿(mǎn)足時(shí)，則從充電組中選擇SOC最高的j個(gè)組，使得P(t)≤Σ P(m+j)max滿(mǎn)足，時(shí)將這j組的屬性轉(zhuǎn)變?yōu)榉烹娊M，并排入放電優(yōu)先級(jí)序列中。當(dāng)全部可放電的蓄電池組的最大充電功率之和依然不能大于等于P(t)時(shí)，SOC > S2并且非C (I)，則同時(shí)對(duì)全部可放電蓄電池組進(jìn)行放電，缺失的能量需求將不會(huì)被滿(mǎn)足； (5.4)當(dāng)Dl O中的SOC低于SI時(shí)，則將其移動(dòng)至D2 O中，Dl中位于其后的蓄電池組依次前移；當(dāng)?shù)腟OC低于S2時(shí)，則移出放電組，D2中位于其后的蓄電池組依次前移； (5.5)移入放電組的蓄電池，如果其SOC大于S1，則其放電優(yōu)先級(jí)排入D1，按照SOC從低到高的原則排序；如果其SOC小于SI并大于S2，則其放電優(yōu)先級(jí)排入D2，按照SOC從高到低的原則排序。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103904735SQ201410085740
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】劉宏達(dá), 曲圣越, 馬忠麗, 周磊, 申乃軍, 張斌, 范偉遠(yuǎn), 張強(qiáng), 程鵬, 白立鵬 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)