CN105406504B - 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法 - Google Patents

一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105406504B
CN105406504B CN201510707788.4A CN201510707788A CN105406504B CN 105406504 B CN105406504 B CN 105406504B CN 201510707788 A CN201510707788 A CN 201510707788A CN 105406504 B CN105406504 B CN 105406504B
Authority
CN
China
Prior art keywords
soc
power
grid
energy
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510707788.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105406504A (zh
Inventor
杨西全
谢茂军
吴波
王欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd filed Critical Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Priority to CN201510707788.4A priority Critical patent/CN105406504B/zh
Publication of CN105406504A publication Critical patent/CN105406504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105406504B publication Critical patent/CN105406504B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H02J3/383—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，涉及光储发电控制技术领域。本发明技术要点：获取光伏发电功率单元在当前时段内的实际发电功率PPVS[M]和当前运行时段内的并网功率指令Pgrid；对实际发电功率PPVS[M]进行低通滤波并取滤波结果的最后一个值PPV；根据PPV和并网功率指令Pgrid预估下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn；根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]；并计算出该时段内储能发电功率单元的预测瞬时发电功率的平均值Pesg1；将平均值Pesg1作为储能发电功率单元的充放电功率指令。

Description

一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法
技术领域
本发明涉及光储发电控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法。
背景技术
在能源短缺日益凸显，能源结构亟待改善的背景下，光伏逐渐走入大众视野。光伏发电不同于传统发电，其输出功率随着光照强度、温度等环境因素的改变而改变，并且不可控制，因此光伏发电的间歇性和随机性对电网产生的剧烈冲击，严重影响了电网的安全、稳定运行。储能系统的应用可以解决光伏发电的波动问题，不仅可以降低对电网的冲击，同时还可以改善解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题。
针对平滑光伏发电输出功率波动的问题，目前已有较多的储能控制方法。通过光伏发电功率的预测，综合储能系统的荷电状态等因素计算光伏输出功率的设定值，达到平滑光伏输出功率的目的，该方法控制效果的优劣很大程度上取决于光伏发电功率的预测精度；基于低通滤波原理的光伏功率波动平滑控制策略，光伏输出功率的高频分量能被储能系统滤除，从而达到平滑的效果，但储能电池的荷电状态(state of charge，又简称为SOC，当前电池电量和电池额定电量的比值)未被平滑控制考虑，可能出现电池过充过放的情况，从而影响储能电池的寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，包括：
步骤1：获取光伏发电功率单元在当前时段内的实际发电功率PPVS[M]和当 前运行时段内的并网功率指令Pgrid；PPVS[M]表示包含M个发电功率的数组；
步骤2：对实际发电功率PPVS[M]进行低通滤波并取滤波结果的最后一个值PPV；
步骤3：根据PPV和并网功率指令Pgrid预估下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn；
步骤4：根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]，Pesgs[N]表示包含N个瞬时发电功率的数组；并计算出该时段内储能发电功率单元的预测瞬时发电功率的平均值Pesg1；将平均值Pesg1作为储能发电功率单元的充放电功率指令。
步骤3进一步包括：
步骤31：将PPV和所述并网功率指令Pgrid作差后得到该时段内所述储能发电功率单元的平均发电功率Pesg：Pesg＝PPV-Pgrid (1)；
步骤32：根据储能电池的SOC模型计算出下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn：SOCn＝SOC0+K*N*Pesg*Δt (2)；
其中，SOC0为当前时刻的储能电池荷电状态值，K为储能电池荷电状态与电池输出或输入功率的比例系数，Δt为两个相邻离散时间点之间的时间间隔。
步骤4中根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]的步骤进一步包括：
步骤41：将所述SOCn与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第1个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs1；
步骤42：将Pesgs1代入式电池模型SOCn+1＝SOCn+K*N*Pesgs1*Δt后计算出下一运行时段第2个离散时间点的储能电池荷电状态SOCn+1；
步骤43：将所述SOCn+1与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第2个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs2；
以此类推，预测得到下一运行时段内其余离散时间点的储能发电功率单元的瞬时发电功率。
进一步，还包括建立约束条件对预测瞬时发电功率的平均值Pesg1进行限制 得到Pesg2，并将Pesg2作为储能发电功率单元的充放电功率指令，具体包括以下步骤：
步骤51：求解不等式SOCmin≤SOCn+K*N*Pesg*Δt≤SOCmax(8)，得到SOCn为所述下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态；
步骤52：计算不等式Pmin≤Pesg≤Pmax(7)，与不等式(9)的交集；
步骤53：判断平均值Pesg1是否落入所述交集中：若是，则Pesg2等于Pesg1；若Pesg1比所述交集的最小值小，则Pesg2等于所述交集的最小值；若Pesg1比所述交集的最大值大，则Pesg2等于所述交集的最大值。
进一步，还包括步骤6：将Pesg2传输给能量管理系统，接收经过能量管理单元调度后的充放电功率Pesg3，将Pesg3作为储能发电功率单元的充放电功率指令。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明方法根据电池的荷电状态(SOC)通过模拟控制环路预测出储能发电功率单元的发电功率，经过约束条件进行约束后传递给能量管理系统，并接受能量管理系统的调度，最后将确定的功率指令传递给储能发电功率单元指导其运行，通过对电池SOC的直接控制，在满足平滑光伏并网发电功率，提高系统稳定性和提高太阳能资源利用率的要求的基础上，兼顾电池的充放电维护，达到延长电池使用寿命的目的。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明方法一个具体实施例的流程框图。
图2为运行本发明方法的一个具体实施例的光储电站系统框图。
图3为本发明一个具体实施例采用的模拟控制环路结构图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
参见图1和图2，本发明实施例提供了一种光储发电站并网功率平滑方法，应用于光伏储能综合发电站。
现有的光储发电站一般包括光伏发电功率单元、储能发电功率单元及功率平滑系统，在其他光储发电站中还包括有能量管理系统(EMS)。
本发明方法第一实施例包括：
步骤1：获取光伏发电功率单元在当前时段内的实际发电功率PPVS[M]和当前运行时段内的并网功率指令Pgrid；PPVS[M]表示包含M个发电功率的数组。
步骤2：对实际发电功率PPVS[M]进行低通滤波并取滤波结果的最后一个值PPV；本实施例中，低通滤波器的幅频函数为
其中，T＝1/2πf，f为低通滤波器的截至频率，ω为频率变量。滤波结果的最后一个值在一定程度上反应了前面所有值，与其都有一定的关联。
步骤3：根据PPV和并网功率指令Pgrid预估下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn。
步骤4：根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]，Pesgs[N]表示包含N个瞬时发电功率的数组；并计算出该时段内储能发电功率单元的预测瞬时发电功率的平均值 将平均值Pesg1作为储能发电功率单元的充放电功率指令。
其中，步骤3进一步包括：
步骤31：将PPV和所述并网功率指令Pgrid作差后得到该时段内所述储能发电功率单元的平均发电功率Pesg：Pesg＝PPV-Pgrid (1)；
步骤32：根据储能电池的SOC模型计算出下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn：SOCn＝SOC0+K*N*Pesg*Δt (2)；
其中，SOC0为当前时刻的储能电池荷电状态值，K为储能电池荷电状态与电池输出或输入功率的比例系数，Δt为两个相邻离散时间点之间的时间间隔。
参见图3，步骤4中根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]的步骤进一步包括：
步骤41：将所述SOCn与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第1个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs1；Pesgs1＝Kp(SOCref-SOCn)，Kp为比例控制器的增益。
步骤42：将Pesgs1代入式电池模型SOCn+1＝SOCn+K*N*Pesgs1*Δt后计算出下一运行时段第2个离散时间点的储能电池荷电状态SOCn+1；
步骤43：将所述SOCn+1与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第2个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs2；
以此类推，预测得到下一运行时段内其余离散时间点的储能发电功率单元的瞬时发电功率。
第二实施例
本实施例在第一实施例的基础上还包括建立约束条件对预测瞬时发电功率的平均值Pesg1进行限制得到Pesg2，并将Pesg2作为储能发电功率单元的充放电功率指令，具体包括以下步骤：
步骤51：建立不等式SCOmin≤SOC≤SOCmax(6)，将式(2)带入其中，再求解不等式SOCmin≤SOCn+K*N*Pesg*Δt≤SOCmax(8)，得到SOCn为所述下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态；
步骤52：计算不等式Pmin≤Pesg≤Pmax(7)，与不等式(9)的交集；
步骤53：判断平均值Pesg1是否落入所述交集中：若是，则Pesg2等于Pesg1；若Pesg1比所述交集的最小值小，则Pesg2等于所述交集的最小值；若Pesg1比所述交集的最大值大，则Pesg2等于所述交集的最大值。
其中，SOCmin为电池的放电门限，SOCmax为电池的充电门限，Pmin为电池的放电功率门限，Pmax为电池的充电功率门限。
第三实施例
本实施例在第二实施例的基础上，还包括步骤6：将Pesg2传输给能量管理系统，接收经过能量管理单元调度后的充放电功率Pesg3，将Pesg3作为储能发电功率单元的充放电功率指令。
当Pesg1、Pesg2、Pesg3的符号为正表示储能电池充电，为负表示储能电池放电。
能量管理系统(EMS)是提供给电力系统调度控制中心的，对电力系统进行数据采集、监视和控制，进行优化分析和控制。能量管理系统用于根据自身的调度策略对Pesg2进行检测，如果Pesg2满足调度策略的要求，则Pesg3等于Pesg2，否则，调度系统根据自身的调度策略输出一个新的Pesg3。能量管理系统为现有设备，其具体调度过程也为现有技术，在此不再赘述。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，其特征在于，包括：
步骤1：获取光伏发电功率单元在当前时段内的实际发电功率PPVS[M]和当前运行时段内的并网功率指令Pgrid；PPVS[M]表示包含M个发电功率的数组；
步骤2：对实际发电功率PPVS[M]进行低通滤波并取滤波结果的最后一个值PPV；
步骤3：根据PPV和并网功率指令Pgrid预估下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn；
步骤4：根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]，Pesgs[N]表示包含N个瞬时发电功率的数组；并计算出该时段内储能发电功率单元的预测瞬时发电功率的平均值Pesg1；将平均值Pesg1作为储能发电功率单元的充放电功率指令；
其中，步骤4中根据所述SOCn通过模拟控制环路预测下一运行时段内储能发电功率单元的瞬时发电功率Pesgs[N]的步骤进一步包括：
步骤41：将所述SOCn与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第1个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs1；
步骤42：将Pesgs1代入式电池模型SOCn+1＝SOCn+K*N*Pesgs1*Δt后计算出下一运行时段第2个离散时间点的储能电池荷电状态SOCn+1；
步骤43：将所述SOCn+1与参考值SOCref作差，并将差值经过比例控制器放大后，预测到下一运行时段第2个离散时间点的瞬时发电功率Pesgs2；
以此类推，预测得到下一运行时段内其余离散时间点的储能发电功率单元的瞬时发电功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，其特征在于，步骤3进一步包括：
步骤31：将PPV和所述并网功率指令Pgrid作差后得到该时段内所述储能发电功率单元的平均发电功率Pesg：Pesg＝PPV-Pgrid (1)；
步骤32：根据储能电池的SOC模型计算出下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态SOCn：SOCn＝SOC0+K*N*Pesg*Δt (2)；
其中，SOC0为当前时刻的储能电池荷电状态值，K为储能电池荷电状态与电池输出或输入功率的比例系数，Δt为两个相邻离散时间点之间的时间间隔。
3.根据权利要求2所述的一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，其特征在于，还包括建立约束条件对预测瞬时发电功率的平均值Pesg1进行限制得到Pesg2，并将Pesg2作为储能发电功率单元的充放电功率指令，具体包括以下步骤：
步骤51：求解不等式SOCmin≤SOCn+K*N*Pesg*Δt≤SOCmax (8)，得到SOCn为所述下一运行时段起始时刻的储能电池荷电状态；
步骤52：计算不等式Pmin≤Pesg≤Pmax (7)，与不等式(9)的交集；
步骤53：判断平均值Pesg1是否落入所述交集中：若是，则Pesg2等于Pesg1；若Pesg1比所述交集的最小值小，则Pesg2等于所述交集的最小值；若Pesg1比所述交集的最大值大，则Pesg2等于所述交集的最大值；
其中，SOCmin为电池的放电门限，SOCmax为电池的充电门限，Pmin为电池的放电功率门限，Pmax为电池的充电功率门限。
4.根据权利要求3所述的一种基于电池SOC的光储发电站并网功率平滑方法，其特征在于，还包括步骤6：将Pesg2传输给能量管理系统，接收经过能量管理单元调度后的充放电功率Pesg3，将Pesg3作为储能发电功率单元的充放电功率指令。
CN201510707788.4A 2015-10-27 2015-10-27 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法 Active CN105406504B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510707788.4A CN105406504B (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510707788.4A CN105406504B (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105406504A CN105406504A (zh) 2016-03-16
CN105406504B true CN105406504B (zh) 2017-12-12

Family

ID=55471828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510707788.4A Active CN105406504B (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105406504B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107634542B (zh) * 2017-11-06 2020-05-22 阳光电源股份有限公司 一种新能源发电系统的并网功率平滑控制方法及控制器
US11329500B2 (en) 2019-01-30 2022-05-10 Industrial Technology Research Institute Charging and discharging device and charging and discharging method
CN110350579B (zh) * 2019-07-10 2022-12-27 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 一种可实现光伏出力平滑的多储能电池操作模型
CN113659683B (zh) * 2021-08-26 2023-11-21 四川科陆新能电气有限公司 一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202651806U (zh) * 2012-04-18 2013-01-02 中国电力科学研究院 一种电池储能电站平滑风光发电控制系统
CN103199747A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 华北电力大学 利用电池储能系统平滑光伏发电系统功率的方法
CN103580030A (zh) * 2013-11-26 2014-02-12 重庆大学 并网型光伏电站无功电压控制方法及系统
CN104682435A (zh) * 2015-03-17 2015-06-03 成都鼎智汇科技有限公司 一种具有可平抑功率波动的储能系统的微电网的运行和监控方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545711B (zh) * 2012-02-17 2015-06-24 振发能源集团有限公司 一种新型的离网/并网一体化太阳能发电系统与控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202651806U (zh) * 2012-04-18 2013-01-02 中国电力科学研究院 一种电池储能电站平滑风光发电控制系统
CN103199747A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 华北电力大学 利用电池储能系统平滑光伏发电系统功率的方法
CN103580030A (zh) * 2013-11-26 2014-02-12 重庆大学 并网型光伏电站无功电压控制方法及系统
CN104682435A (zh) * 2015-03-17 2015-06-03 成都鼎智汇科技有限公司 一种具有可平抑功率波动的储能系统的微电网的运行和监控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105406504A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8571720B2 (en) Supply-demand balance controller
US9618914B2 (en) Energy resource-grid-load automatic control system of smart microgrid and control methods thereof
CN105846418B (zh) 一种孤岛型微电网实时调度能量管理系统
CN105406504B (zh) 一种基于电池soc的光储发电站并网功率平滑方法
CN105406496B (zh) 一种基于实测频率响应辨识的孤立微电网调频控制方法
CN112366731A (zh) 一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质
CN102664401B (zh) 一种基于电池寿命模型的微电网控制方法
CN104348189B (zh) 一种分布式电源系统
KR101303164B1 (ko) 배터리충전장치, 이를 포함하는 에너지저장시스템, 및 배터리충전방법
CN103545907B (zh) 办公用光伏直流供电系统及控制方法
CN108819747A (zh) 多支路储能系统的多支路功率分配管理
CN102255114B (zh) 电池均衡充放电方法及装置
CN112994097A (zh) 一种基于智能配变终端系统的高比例分布式光伏协同控制方法
JP2017500836A (ja) 充電方法及び充電システム
CN110867873A (zh) 一种远洋孤岛微电网频率控制方法
CN105576686A (zh) 利用储能系统平滑微网并网点功率波动的能量管理方法
CN104505907B (zh) 一种具有无功调节功能的电池储能系统的监控装置
Xiao et al. Flat tie-line power scheduling control of grid-connected hybrid microgrids
CN106165186A (zh) 蓄电池控制装置以及蓄电池控制方法
EP3261210A1 (en) System and method for controlling charge of an energy storage device from a renewable energy source
CN111008471A (zh) 一种直流电源蓄电池组的动态优化方法及装置
KR101337576B1 (ko) Ｓｏｃ 관리를 위한 방법 및 시스템
CN107579530A (zh) 一种电网的低频减载方法及低频减载控制系统
CN115173466A (zh) 光伏-充电桩-建筑一体化交直流微网系统及控制方法
CN107776433A (zh) 一种电动汽车群的充放电优化控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant