CN106253318B - 一种混合储能系统输出功率分配的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合储能系统输出功率分配的控制方法，其特征在于，该控制方法为：检测超级电容器的剩余容量；采用滑动平均滤波方法分配混合储能系统参考功率中的高频分量和低频分量，其具体为，利用能量密度较高的蓄电池承担低频波动分量，功率密度较高的超级电容器承担高频波动分量。本发明的有益效果是，计算得到两种储能装置所应承担的充/放电功率，以达到充分利用储能装置，并减小储能电池损耗。
Description
技术领域
本发明涉及储能功率分配方法改进，特别是一种混合储能系统输出功率分配的控制方法。
背景技术
在光伏、风电场等新能源电站安装储能系统以平抑其输出功率波动，一定程度上将可再生能源电站转化为可调度的电源，可以有效减小可再生能源对电网的负面影响。现有的储能介质可以分为能量型和功率型两种：①以锂电池、钠硫电池、液流电池和铅酸电池等为代表的能量型储能介质，能量密度较大，功率密度较小，大功率充放电会对其寿命带来损耗；②以超级电容、超导储能和飞轮储能等为代表的功率型储能介质，能量密度较小，功率密度较大，高倍率充放电不会损害其性能，目前，一般储能系统利用单一的能量型或功率型储能系统，或是二者混合储能，但分配不合理，造成储能系统的整体经济性不佳。
滑动平均滤波方法中窗口长度N的选取方法非常关键，若窗口长度过长，则会导致分离的低频分量过于平滑，高频分量较大，所需配置的超级电容器容量较大，从而导致混合储能装置成本过高；而窗口长度过短，则会导致低频分量波动幅值较高，损害蓄电池的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种混合储能系统输出功率分配的控制方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种混合储能系统输出功率分配的控制方法，该控制方法为：
检测超级电容器的剩余容量；
采用滑动平均滤波方法分配混合储能系统参考功率中的高频分量和低频分量，其具体为，利用能量密度较高的蓄电池承担低频波动分量，功率密度较高的超级电容器承担高频波动分量。
所述滑动平均滤波方法，具体为：
步骤一：根据超级电容器的剩余容量来调节低通滤波器的窗口长度N；
步骤二：混合储能系统的功率参考值可以由以下公式计算得到：
式(1)中，为混合储能系统的功率参考值，为电站平滑后的并网功率参考值，Pwnd(t)为电站平滑前的并网功率；
步骤三：根据超级电容器剩余容量，动态调整时间常数N，设定时间常数调整系数为ε，由以下公式计算得到：
式(2)中，N为滑动平均滤波时间常数，ESCmax为超级电容器的容量峰值，ESCmin为超级电容器的容量谷值，ESC(t)为t时刻的超级电容器容量值；
步骤四：得出平滑系数δ，该系数由以下公式计算得到：
式(3)中，N为滑动平均滤波时间常数，ε为时间常数调整系数；
步骤五：混合储能系统的低频分量即蓄电池承担的功率可以由以下公式计算得到：
式(4)中，EBAT为蓄电池容量，为混合储能系统的平均功率；
步骤六：混合储能系统的高频分量即超级电容器承担的功率可以由以下公式计算得到：
一种混合储能系统，该系统包括蓄电池、超级电容器、DC/DC，双向DC/AC，蓄电池和超级电容器分别通过DC/DC接入直流母线，直流母线通过双向DC/AC接入交流母线。
所述蓄电池和超级电容器工作时其功率为双向输出。
利用本发明的技术方案制作的混合储能系统输出功率分配的控制方法，在分配两种储能装置各自承担的充/放电功率时，根据超级电容器的剩余容量，结合此时的充/放电状态，修正低通滤波时间常数δ，计算得到两种储能装置所应承担的充/放电功率，以达到充分利用储能装置，并减小储能电池损耗的目的。
附图说明
图1是本发明所述一种混合储能系统输出功率分配的控制方法的步骤流程图；
图2是本发明所述一种混合储能系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1所示：
一种混合储能系统输出功率分配的控制方法，该控制方法为：
检测超级电容器的剩余容量；
采用滑动平均滤波方法分配混合储能系统参考功率中的高频分量和低频分量，其具体为，利用能量密度较高的蓄电池承担低频波动分量，功率密度较高的超级电容器承担高频波动分量。
所述滑动平均滤波方法，具体为：
步骤一：根据超级电容器的剩余容量来调节低通滤波器的窗口长度N；
步骤二：混合储能系统的功率参考值可以由以下公式计算得到：
式(1)中，为混合储能系统的功率参考值，为电站平滑后的并网功率参考值，Pwnd(t)为电站平滑前的并网功率；
步骤三：根据超级电容器剩余容量，动态调整时间常数N，设定时间常数调整系数为ε，由以下公式计算得到：
式(2)中，N为滑动平均滤波时间常数，ESCmax为超级电容器的容量峰值，ESCmin为超级电容器的容量谷值，ESC(t)为t时刻的超级电容器容量值；
步骤四：得出平滑系数δ，该系数由以下公式计算得到：
式(3)中，N为滑动平均滤波时间常数，ε为时间常数调整系数；
步骤五：混合储能系统的低频分量即蓄电池承担的功率可以由以下公式计算得到：
式(4)中，EBAT为蓄电池容量，为混合储能系统的平均功率；
步骤六：混合储能系统的高频分量即超级电容器承担的功率可以由以下公式计算得到：
实施例二：
如图2所示：
一种混合储能系统，该系统包括蓄电池、超级电容器、DC/DC，双向DC/AC，蓄电池和超级电容器分别通过DC/DC接入直流母线，直流母线通过双向DC/AC接入交流母线。
所述蓄电池和超级电容器工作时其功率为双向输出。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种混合储能系统输出功率分配的控制方法，该控制方法为：
检测超级电容器的剩余容量；
采用滑动平均滤波方法分配混合储能系统参考功率中的高频分量和低频分量，其具体为，利用能量密度较高的蓄电池承担低频波动分量，功率密度较高的超级电容器承担高频波动分量；
其特征在于，所述滑动平均滤波方法，具体为：
步骤一：根据超级电容器的剩余容量来调节低通滤波器的窗口长度N；
步骤二：混合储能系统的功率参考值可以由以下公式计算得到：
式(1)中，为混合储能系统的功率参考值，为电站平滑后的并网功率参考值，Pwnd(t)为电站平滑前的并网功率；
步骤三：根据超级电容器剩余容量，动态调整时间常数N，设定时间常数调整系数为ε，由以下公式计算得到：
式(2)中，P(t)为储能装置输出功率，ESCmax为超级电容器的容量峰值，ESCmin为超级电容器的容量谷值，ESC(t)为t时刻的超级电容器容量值；
步骤四：得出平滑系数δ，该系数由以下公式计算得到：
式(3)中，N为滑动平均滤波时间常数，ε为时间常数调整系数；
步骤五：混合储能系统的低频分量即蓄电池承担的功率可以由以下公式计算得到：
式(4)中，EBAT为蓄电池容量，为混合储能系统的平均功率；
步骤六：混合储能系统的高频分量即超级电容器承担的功率可以由以下公式计算得到：
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