電力系統(tǒng)自適應超級電容-蓄電池混合儲能系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種適用于各種電力系統(tǒng)結構的自適應型超級電容-蓄電池混合儲 能系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著分布式發(fā)電的興起，大規(guī)模分布式電源并入電力系統(tǒng)已經(jīng)成為一個必然的趨 勢。由于分布式能源出力的強波動性和反調峰等特性，大規(guī)模分布式能源的接入對系統(tǒng)有 功平衡造成了較大的影響。受制于經(jīng)濟性和技術條件，依靠可調度電源如火力/水力發(fā)電 廠進行功率平衡不具有可操作性，此時儲能裝置在維持系統(tǒng)有功平衡方面優(yōu)勢明顯。無論 是應用于局部中小型系統(tǒng)如微網(wǎng)、獨立光伏系統(tǒng)、區(qū)域性風光互補網(wǎng)絡等，還是應用于大型 電力系統(tǒng)調峰，其均有成熟的應用實例。
[0003] 目前，儲能系統(tǒng)一般W蓄電池（包括鉛酸蓄電池、裡電池等）作為主能源儲蓄元 件，其造價約占整體系統(tǒng)成本的40%-一70%，由于儲能系統(tǒng)工作的環(huán)境和工況的特殊性， 更易導致蓄電池過早失效或容量損失，從而加大系統(tǒng)整體成本。
[0004] 超級電容器因其功率密度高、循環(huán)壽命長、充放電效率高和無需維護等特點，正受 到越來越多的關注。但其能量密度較小，目前還很難實現(xiàn)大規(guī)模儲能。若其與蓄電池互補 構成混合儲能系統(tǒng)，將大大提高混合儲能系統(tǒng)的性能。
[0005] 現(xiàn)有的混合儲能系統(tǒng)設計往往采用超級電容和蓄電池并聯(lián)，使用電壓錯位的工作 方式。即在超級電容和蓄電池之間有電壓錯位，當外部電網(wǎng)電壓升高時，超級電容開始充 電，同時超級電容和蓄電池之間的電壓差隨著超級電容電量的充盈而加大，在升高至充電 電壓錯位闊時，開關打開，蓄電池開始充電。當外部電網(wǎng)電壓降低時，超級電容優(yōu)先放電，超 級電容與蓄電池之間的電壓差隨著超級電容電量的降低而逐漸加大，在降低至放電電壓錯 位闊時，開關打開，蓄電池開始放電。該種工作方式降低了由于電網(wǎng)波動對蓄電池的直接沖 擊，改善了蓄電池的使用環(huán)境，可W有效的提高其壽命。
[0006] 但上述傳統(tǒng)系統(tǒng)控制方式較為機械，并且因為需要針對工作的環(huán)境提前設定電容 和蓄電池的容量、工作方式等，一旦配置完成難W修改，因而常適配于固定的小型獨立光伏 系統(tǒng)或小型風光儲系統(tǒng)，作為儲能單元使用，難W作為有功調節(jié)單元應用于微網(wǎng)等普通小 型電力系統(tǒng)乃至中型電力系統(tǒng)。此外傳統(tǒng)系統(tǒng)控制方式的重點在于通過超級電容來降低蓄 電池的工作負荷，對于超級電容和蓄電池之間的工作負荷配比優(yōu)化并未考慮，并不能保證 在不同外電網(wǎng)環(huán)境下的經(jīng)濟性。隨著分布式能源的發(fā)展，將會有越來越多的間歇性快速波 動能源并入電網(wǎng)，該就需要一種能適應大多數(shù)電網(wǎng)工作環(huán)境，可最大程度保證運行經(jīng)濟性， 系統(tǒng)容量規(guī)模易于調整的新型儲能系統(tǒng)。
【發(fā)明內容】
[0007] 有鑒于此，確有必要為現(xiàn)有的電力系統(tǒng)尤其是微網(wǎng)系統(tǒng)提供一種滿足實際運行需 求，能夠自適應電網(wǎng)變化保證經(jīng)濟運行的混合儲能系統(tǒng)。該混合儲能系統(tǒng)不僅需要在性能 上保證對所在電力系統(tǒng)的有功進行有效的平衡調節(jié)，w保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且能針對 所處外部工作環(huán)境自動調整混合儲能單元的工作負荷比率，保證每個儲能單元的健康運 行，延長其壽命，提高運行經(jīng)濟性，同時該系統(tǒng)應具有良好的可擴展性，系統(tǒng)容量易于調整， W應對有功平衡調節(jié)負荷的改變，確保系統(tǒng)正常、穩(wěn)定、高效地運行。 本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的采用W下技術方案： 一種電力系統(tǒng)自適應超級電容一蓄電池混合儲能系統(tǒng)，其特征在于包括；整合系統(tǒng)A和管理系統(tǒng)B，所述整合系統(tǒng)A包括： 概率指數(shù)主控單元；用于檢測系統(tǒng)所處電力系統(tǒng)波動情況并，計算系統(tǒng)動作傾向參數(shù)， 然后對系統(tǒng)動作傾向參數(shù)進行伯努利概型或同等概率模型判定，決定超級電容儲能單元或 蓄電池儲能單元是否通過受控大功率雙向AC/DC變換器介入電網(wǎng)，若判定為介入電網(wǎng)則 根據(jù)判斷結果向蓄電池單元組主接口或超級電容系統(tǒng)單元接口發(fā)送工作狀態(tài)隨機數(shù)指令 碼； 超級電容儲能單元；包括至少一組超級電容，每組超級電容通過超級電容儲能單元接 口接入超級電容供電母線，并由超級電容供電母線接入超級電容系統(tǒng)單元接口； 大功率雙向AC/DC變換器：為系統(tǒng)提供電能交換通路，工作受概率指數(shù)主控單元控制， 將實現(xiàn)直流到交流電，交流到直流電的轉換； 管理系統(tǒng)B包括；蓄電池單元組主接口和蓄電池儲能單元，蓄電池儲能單元包括蓄電 池單元，每組蓄電池單元通過蓄電池儲能單元接口接入蓄電池單元供電母線，并由蓄電池 單元供電母線接入蓄電池單元主接口。 上述技術方案中，系統(tǒng)動作傾向參數(shù)計算方式采用運算形如式1的公式：
【主權項】
1. 一種電力系統(tǒng)自適應超級電容一蓄電池混合儲能系統(tǒng)，其特征在于包括：整合系統(tǒng) A和管理系統(tǒng)B，所述整合系統(tǒng)A包括： 概率指數(shù)主控單元（10):用于檢測系統(tǒng)所處電力系統(tǒng)波動情況并，計算系統(tǒng)動作傾向 參數(shù)，然后對系統(tǒng)動作傾向參數(shù)進行伯努利概型或同等概率模型判定，決定超級電容儲能 單元（20)或蓄電池儲能單元（30)是否通過受控大功率雙向AC/DC變換器（60)介入電網(wǎng)， 若判定為介入電網(wǎng)則根據(jù)判斷結果向蓄電池單元組主接口（40)或超級電容系統(tǒng)單元接口 (201)發(fā)送工作狀態(tài)隨機數(shù)指令碼； 超級電容儲能單元（20):包括至少一組超級電容，每組超級電容通過超級電容儲能單 元接口（203)接入超級電容供電母線（202)，并由超級電容供電母線（202)接入超級電容系 統(tǒng)單元接口（201); 大功率雙向AC/DC變換器(60):為系統(tǒng)提供電能交換通路，工作受概率指數(shù)主控單元 (10)控制，將實現(xiàn)直流到交流電，交流到直流電的轉換； 管理系統(tǒng)B包括：蓄電池單元組主接口（40)和蓄電池儲能單元（30)，蓄電池儲能單元 (30)包括蓄電池單元，每組蓄電池單元通過蓄電池儲能單元接口（302)接入蓄電池單元供 電母線（301)，并由蓄電池單元供電母線（301)接入蓄電池單元主接口（40)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種電力系統(tǒng)自適應超級電容一蓄電池混合儲能系統(tǒng)，其特 征在于，系統(tǒng)動作傾向參數(shù)計算方式采用運算形如式1的公式：
其中PaS系統(tǒng)動作傾向參數(shù)，a為預設的基本系統(tǒng)動作傾向參數(shù)，b bia為被監(jiān)測電壓相 對標準電壓的偏離幅度系數(shù)，Vm為被監(jiān)測電壓值，V 3為標準電壓值，V 可接受電壓偏離幅 度閾的寬度。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種電力系統(tǒng)自適應超級電容一蓄電池混合儲能系統(tǒng)，其特 征在于，超級電容系統(tǒng)單元接口（201):包括用于接收處理工作狀態(tài)隨機數(shù)指令碼的模塊 和受模塊控制的開關。
4. 根據(jù)權利要求1-2任一所述的一種電力系統(tǒng)自適應超級電容一蓄電池混合儲能系 統(tǒng)，其特征在于，所述概率指數(shù)主控單元（10)包括主控概率指數(shù)發(fā)生器單元（106)、隨機數(shù) 指令碼輸出接口（107)、蓄電池儲能單元組監(jiān)控單元（108)、超級電容儲能單元組監(jiān)控單元 (105)； 主控概率指數(shù)發(fā)生器單元（106)通過與系統(tǒng)工作主接口（50)相連的電網(wǎng)狀態(tài)檢測接 入口（101)對所處電力系統(tǒng)的運行情況進行周期性實時感知，并與所設定的正常運行閾值 進行比對，根據(jù)運行狀態(tài)偏離幅度計算系統(tǒng)的系統(tǒng)動作傾向參數(shù)，以此來對系統(tǒng)介入動作 進行判定； 若不介入則忽略，進行下一輪偵測，判定為介入，則讀取蓄電池直接介入概率參數(shù)進行 蓄電池直接介入判定，蓄電池直接介入概率參數(shù)由式2給出： Dd= b s