CN106877380A - 一种电池储能与发电机协调控制方法 - Google Patents
一种电池储能与发电机协调控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106877380A CN106877380A CN201510915018.9A CN201510915018A CN106877380A CN 106877380 A CN106877380 A CN 106877380A CN 201510915018 A CN201510915018 A CN 201510915018A CN 106877380 A CN106877380 A CN 106877380A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diesel
- energy storage
- energy
- driven generator
- control
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- 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
-
- H02J3/383—
-
- H02J3/386—
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- 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
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电池储能与发电机协调控制方法，包括分布式电源、储能系统、储能与柴油发电机协调控制和双电源无缝切换控制四个部分。本发明对含有常规柴油发电机和电池储能的独立交流微网系统，提出了柴油发电机和储能电池的协调控制方法。通过在传统下垂控制中引入辅助功率控制信号，当系统内运行的柴油发电机出现过流时，利用储能系统分担超出额定功率的部分，可以防止柴油发电机长时间过流引起的系统崩溃，提高了系统稳定性。同时提出了柴油发电机和储能电池双主电源的切换控制策略和控制流程，通过在储能控制器中引入补偿项，实现了双主电源的无缝切换。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种电池储能和发电机系统，尤其涉及一种电池储能与发电机协调控制方法。
背景技术
独立微网系统是指与大电网隔离、独立运行的小型电力系统，以偏远地区或者海岛为主要供电对象，并充分利用可再生能源发电，如风力发电、光伏发电(photovoltaic，PV)、波浪能发电等。围绕着小型独立微网系统中多分布式电源的协调控制和能量管理技术，国内外学术界和工程界开展了大量研究，并建设了多个具有代表性的示范工程。
为了有效提高独立微网系统的供电可靠性，需要在系统中配置传统的柴油发电机，当储能容量过低，可再生能源出力无法满足负荷的情况下，启动柴油发电机。当储能系统容量在正常运行范围内时，可以与风力发电、光伏发电一起为负荷供电。当柴油发电机开启时，可以选择将储能系统退出运行，也可以尽量将柴油机运行在额定功率下，多余功率给电池充电。
为了实现一定的经济效益，独立微网系统中的柴油发电机不再是单台大容量机组，而是选择多台相对小容量的机组，根据负荷实际需求，开启一台或者多台柴油机组。蓄电池储能系统作为微网内的主电源时，储能用并网变流器工作在独立运行模式，控制出口侧交流母线电压幅值和频率恒定。
发明内容
为了克服独立微网中，蓄电池和柴油发电机协调控制上存在的难题，本发明提出一种电池储能与发电机协调控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。
本发明提出了柴油发电机和储能系统的协调控制方法，包括柴油发电机作为主电源时，储能系统的辅助功率控制，以及独立微网系统中柴油发电机和储能系统双主电源的无缝切换控制策略。
电池储能与发电机协调控制方法包括分布式电源、储能系统、储能与柴油发电机协调控制和双电源无缝切换控制四个部分。
所述分布式电源包括永磁直驱风力发电机、光伏发电和柴油发电机。
所述储能系统是根据并网变流器的直流电压范围和储能系统的设计容量，将电池经过一定的方式(串并联)连接后，经变流器并网。
所述储能与柴油发电机协调控制是上层协调控制单元分别向柴油发电机和储能装置下达并网运行指令和功率分配指令，并实现储能与柴油机组之间的协调控制。
所述双电源无缝切换控制是柴油发电机作为主电源时，储能采用电流控制模式，柴油发电机退出运行时，储能变流器的运行和控制模式应满足无缝切换的需求。
本发明的有益效果是：本发明对含有常规柴油发电机和电池储能的独立交流微网系统，提出了柴油发电机和储能电池的协调控制方法。通过在传统下垂控制中引入辅助功率控制信号，当系统内运行的柴油发电机出现过流时，利用储能系统分担超出额定功率的部分，可以防止柴油发电机长时间过流引起的系统崩溃，提高了系统稳定性。同时提出了柴油发电机和储能电池双主电源的切换控制策略和控制流程，通过在储能控制器中引入补偿项，实现了双主电源的无缝切换。
附图说明
图 1柴油发电机控制原理。
图 2储能系统电流控制。
图 3储能系统电压控制。
图 4协调控制系统。
图 5双电源无缝切换控制。
具体实施方案
图 1中，柴油发电机通过自动电压调节模块控制其端口电压，通过调速模块维持发电机转速恒定。主控制单元负责柴油发电机组之间的同期并列和有功、无功功率的分配。
储能用变流器主要存在电压控制和电流控制2种控制模式。图 2中，柴油发电机启动后，储能用变流器工作在电流模式，由柴油发电机提供电压和频率参考。当柴油发电机退出运行时，储能变流器工作在电压控制模式，维持微网内的电压幅值和频率恒定。图 3中，变流器输出频率(50Hz)由控制器内部的正弦参考信号生成，该信号作为定向参考矢量，将同步旋转坐标系的轴定向于该矢量方向，是d轴同轴的夹角，即为参考矢量的相角。
图 4中，柴油机通过同期并网开关实现与交流系统的同期并列。解列开关用于实现储能系统与柴油发电机组之间的无缝切换。上层协调控制单元分别与储能并网逆变器主控制单元、柴油发电机控制单元通讯，向单台柴油发电机下达并网运行指令和功率分配指令，并实现储能与柴油机组之间的协调控制。在正常运行范围内，由于负荷或者可再生能源波动，将会引起系统频率、电压波动。采用基于f-P、V-Q下垂控制的储能装置可以有效抑制上述波动，提高用户电能质量。为了防止由于储能的频繁充放电，因此在下垂控制中增加调节死区，允许系统频率和电压在该死区范围内波动，储能不参与调节。正常运行时，为零，当检测到当前运行柴油机超过额定容量的90%一定时间后，超出功率部分作为储能的附加控制信号，从而将部分负荷转移给储能系统。同时启动处于冷备用的柴油发电机，并按照一定的功率分配原则下达调节指令，按照等容量均分原则为已开启机组的当前出力，同时将储能系统的辅助功率信号设置为零。当系统负荷突然下降时，则可以关闭一台机组。
柴油发电机作为主电源时，储能采用电流控制模式；当柴油发电机因燃料不足或需维护等因素需退出运行时，储能变流器需采用电压控制模式，维持系统内电压和频率稳定。柴油发电机退出运行时，为保证本地负荷的不间断供电，储能变流器的运行和控制模式应满足无缝切换的需求。图 5中，为避免因开关动作延时造成的电压偏差，当变流器控制模式切换为独立模式时，参考电压幅值和相位仍由解列点处柴油发电机的电压幅值和相位决定。柴油发电机退出运行之前，输入到微网内的有功功率越大，将柴油机与微网交流母线断开后对储能系统的冲击越大，对微网稳定运行影响越大。因此储能变流器运行模式切换时，应首先尽量减小切换前流过开关的电流，并将其减小至某一设定值。当开关断开后，变流器输出频率参考切换为控制器内部的正弦参考信号。为了消除因变流器电压控制调节作用对其输出电流所造成的影响，即为了达到在过渡过程内变流器输出电流不发生变化的目的。
图 5中采用的控制器补偿算法，既可以工作于电压控制模式，也可以工作于电流控制模式。在运行模式切换过程中，电压外环控制项起作用，将模式切换前的电流参考值、作为补偿项加入到电压环PI控制器的输出中，保证控制模式切换前后变流器的输出功率不会突变。加入补偿控制项，能够抑制变流器输出电流在运行模式切换时出现的不正常下降过程，保证变流器出口电压幅值和相位不突变，避免运行模式快速切换过程中易出现的过流现象。
Claims (5)
1.一种电池储能与发电机协调控制方法，其特征在于：包括分布式电源、储能系统、储能与柴油发电机协调控制和双电源无缝切换控制四个部分。
2.如权利要求1所述的电池储能与发电机协调控制方法，其特征在于所述分布式电源包括永磁直驱风力发电机、光伏发电和柴油发电机。
3.如权利要求1所述的电池储能与发电机协调控制方法，其特征在于所述储能系统是根据并网变流器的直流电压范围和储能系统的设计容量，将电池经过一定的方式(串并联)连接后，经变流器并网。
4.如权利要求1所述的电池储能与发电机协调控制方法，其特征在于所述储能与柴油发电机协调控制是上层协调控制单元分别向柴油发电机和储能装置下达并网运行指令和功率分配指令，实现储能与柴油机组之间的协调控制。
5.如权利要求1所述的电池储能与发电机协调控制方法，其特征在于所述双电源无缝切换控制是柴油发电机在不同状态下，切换储能系统的控制策略。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510915018.9A CN106877380A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种电池储能与发电机协调控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510915018.9A CN106877380A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种电池储能与发电机协调控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106877380A true CN106877380A (zh) | 2017-06-20 |
Family
ID=59177062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510915018.9A Pending CN106877380A (zh) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | 一种电池储能与发电机协调控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106877380A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108667133A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 主电源切换方法、装置及系统 |
| CN113725848A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-30 | 西安交通大学 | 一种避免频繁切换运行模式的离网型光储柴供电系统及方法 |
| CN114336952A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 基于负荷反馈的柴储移动电源车功率控制方法及系统 |
| CN118214135A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-06-18 | 帝森克罗德集团有限公司 | 双电源网络输送电能方法和双电源网络输送电能系统 |
-
2015
- 2015-12-14 CN CN201510915018.9A patent/CN106877380A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108667133A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 主电源切换方法、装置及系统 |
| CN113725848A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-30 | 西安交通大学 | 一种避免频繁切换运行模式的离网型光储柴供电系统及方法 |
| CN114336952A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 基于负荷反馈的柴储移动电源车功率控制方法及系统 |
| CN114336952B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-07-23 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 基于负荷反馈的柴储移动电源车功率控制方法及系统 |
| CN118214135A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-06-18 | 帝森克罗德集团有限公司 | 双电源网络输送电能方法和双电源网络输送电能系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105514966B (zh) | 一种直流微电网群储能优化及协调控制方法 | |
| CN105226632B (zh) | 一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法 | |
| CN105356505B (zh) | 适用于微电网的多源分布式发电系统及控制方法 | |
| RU2512880C2 (ru) | Система накопления электрической энергии на базе аккумуляторных батарей и суперконденсатора с функцией улучшения качества сети | |
| CN104184151B (zh) | 一种实现微网不同运行模式平滑切换的动态电压恢复器 | |
| CN103390892B (zh) | 基于换流器接口的微电网电源的控制方法及系统 | |
| US20130300196A1 (en) | Multi-port inverter/converter system for dynamic micro-grid applications | |
| CN105811458A (zh) | 微电网储能系统及其能量管理方法 | |
| CN110311379B (zh) | 一种功能性模块化微电网组网及灵活调控方法 | |
| CN103825291A (zh) | 一种模块化三电平储能装置并离网控制方法 | |
| CN106849156A (zh) | 一种直流微电网并离网切换母线电压控制平滑方法及系统 | |
| CN102437566A (zh) | 基于直流母线电压的分布式电源自适应协调控制方法 | |
| CN106026168A (zh) | 风光储能智慧能源塔的能量管理策略 | |
| Panbao et al. | An autonomous control scheme for DC micro-grid system | |
| CN105470997B (zh) | 一种微电网控制系统 | |
| CN104319823A (zh) | 一种包含z源变换器的交直流混合微电网及协调控制策略 | |
| Tang et al. | Energy storage control in renewable energy based microgrid | |
| CN104795845B (zh) | 基于对等控制和集中控制相结合的独立微电网混合控制方法及系统 | |
| KR101644522B1 (ko) | Ac 마이크로그리드 3상부하에서의 전력 공급 시스템 | |
| TW201318297A (zh) | 微電網儲能系統模式切換裝置 | |
| She et al. | DC zonal micro-grid architecture and control | |
| CN114825448A (zh) | 一种交直流混合微电网控制架构及控制方法 | |
| CN103219737B (zh) | 一种应用于风电场的飞轮储能矩阵系统的协调控制方法 | |
| CN203278255U (zh) | 一种储能系统的削峰填谷补偿装置及储能系统 | |
| KR102222560B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170620 |