CN111371111A - 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法 - Google Patents

平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111371111A
CN111371111A CN202010183968.8A CN202010183968A CN111371111A CN 111371111 A CN111371111 A CN 111371111A CN 202010183968 A CN202010183968 A CN 202010183968A CN 111371111 A CN111371111 A CN 111371111A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
energy storage
hybrid energy
storage system
lithium 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.)
Pending
Application number
CN202010183968.8A
Other languages
English (en)
Inventor
孙凯胜
刘春明
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.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
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 North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN202010183968.8A priority Critical patent/CN111371111A/zh
Publication of CN111371111A publication Critical patent/CN111371111A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H02J3/28—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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • 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

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

本发明提供了平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，包括：在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高、低频分量分配给超级电容器和锂电池；实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据荷电状态SOC得到偏差量，将偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；根据修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。本发明能够避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。

Description

平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法
技术领域
本发明涉及电力系统储能技术领域，尤其是涉及平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法。
背景技术
我国电力清洁能源供应不断发展，风电等可再生能源的占比不断提高。随着新能源规模化接入，其功率波动性对电网的安全运行造成较大的负面影响。为抑制新能源功率波动，现场在新能源并入电网接口处多增设储能设备，利用储能对风电等可再生能源进行波动平抑，可以提高其并网的容量可信度。对于储能设备的选择问题上，由于不同的新能源类型机组、同一能源类型不同型号的机组风电等设备广泛存在，不同设备具有不同的波动特征。因此现场往往利用多类型混合储能，其中具有代表性且得到广泛利用的是锂电池-超级电容混合储能方案。利用锂电池吸收低频功率波动，超级电容吸收高频功率波动。
锂电池-超级电容器混合储能方案在新能源发电中广泛存在，用以稳定新能源输出功率，降低新能源并网功率波动性，进而维持电网的安全稳定运行。但是，该方案存在的问题是无法合理分配锂电池和超级电容的储能系统功率，导致了储能系统易出现过充过放的问题，引发了储能设备折损，降低了储能设备使用寿命，甚至引发储能设备故障，降低储能设备的经济性和安全性，进而危害新能源供应的稳定性，安全性。
综上所述，针对储能系统的过充过放的问题，当前缺少针对混合储能方案有效的功率分配方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，有效避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。
第一方面，本发明实施例提供了平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，包括：
在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；
对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；
利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池；
实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据所述荷电状态SOC得到偏差量，将所述偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；
根据所述修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述风储系统包括超级电容、锂电池、超级电容器变换器、锂电池变换器、双馈风力发电系统和背靠背变流器。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池包括：
将风电输出功率经过滑动平均滤波后的并网功率输出电网；
将混合储能系统的所述参考功率通过变分模态分解和Hilbert变换得到相应的高频分量和低频分量；
根据所述高频分量和所述低频分量确定所述超级电容器和所述锂电池的初始功率设定值。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述修正功率包括超级电容器修正功率和锂电池修正功率。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据所述荷电状态SOC得到偏差量，将所述偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率包括：
获取所述超级电容器和锂电池的荷电状态SOC；
根据所述荷电状态SOC和参考值得到偏差量；
将所述偏差量输入所述模糊控制器得到所述修正功率。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正包括：
将所述初始功率设定值与所述修正功率作差得到新值；
根据混合储能系统的参考输出功率和新值作差，并经过限幅环节得到输出功率。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述风储系统还包括由占空比控制的DC/DC变流器，所述占空比通过电流参考值和电流反馈值比较后经过电流调节器得到。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述模糊控制器将输入的所述偏差量进行模糊化处理，根据预设的模糊规则进行推理得到模糊单集，并将所述模糊单集反模糊化得到单值信号。
本发明提供了平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，包括：在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池；实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据荷电状态SOC得到偏差量，将偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；根据修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。本发明能够避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
我国电力清洁能源供应不断发展，风电等可再生能源的占比不断提高。随着新能源规模化接入，其功率波动性对电网的安全运行造成较大的负面影响。为抑制新能源功率波动，现场在新能源并入电网接口处多增设储能设备，利用储能对风电等可再生能源进行波动平抑，可以提高其并网的容量可信度。对于储能设备的选择问题上，由于不同的新能源类型机组、同一能源类型不同型号的机组风电等设备广泛存在，不同设备具有不同的波动特征。因此现场往往利用多类型混合储能，其中具有代表性且得到广泛利用的是锂电池-超级电容混合储能方案。利用锂电池吸收低频功率波动，超级电容吸收高频功率波动。锂电池-超级电容器混合储能方案在新能源发电中广泛存在，用以稳定新能源输出功率，降低新能源并网功率波动性，进而维持电网的安全稳定运行。但是，该方案存在的问题是无法合理分配锂电池和超级电容的储能系统功率，导致了储能系统易出现过充过放的问题，引发了储能设备折损，降低了储能设备使用寿命，甚至引发储能设备故障，降低储能设备的经济性和安全性，进而危害新能源供应的稳定性，安全性。
综上所述，针对储能系统的过充过放的问题，当前缺少针对混合储能方案有效的功率分配方法。基于此，本发明实施例提供了平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，有效避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。
图1为本发明实施例提供的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法流程图。
参照图1，平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法包括：
步骤S101，在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；
步骤S102，对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；
步骤S103，利用变分模态分解法将混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池；
步骤S104，实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据荷电状态SOC得到偏差量，将偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；
步骤S105，根据修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。
具体地，本发明实施例以新能源发电和混合储能装置组成的联合系统为研究对象，将新能源电源的输出功率滤波后，高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池，通过实时检测混合储能系统荷电状态SOC，将其值和参考值作差得到的偏差量作为模糊控制器的输入，通过制定的模糊规则对储能系统功率分配进行修正，使其避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。
根据本发明的示例性实施例，风储系统包括超级电容、锂电池、超级电容器变换器、锂电池变换器、双馈风力发电系统和背靠背变流器。
根据本发明的示例性实施例，步骤S103包括：
将风电输出功率经过滑动平均滤波后的并网功率输出电网；
将混合储能系统的参考功率通过变分模态分解和Hilbert变换得到相应的高频分量和低频分量；
根据高频分量和低频分量确定超级电容器和锂电池的初始功率设定值。
根据本发明的示例性实施例，修正功率包括超级电容器修正功率和锂电池修正功率。
根据本发明的示例性实施例，步骤S104包括：
获取超级电容器和锂电池的荷电状态SOC；
根据荷电状态SOC和参考值得到偏差量；
将偏差量输入经模糊控制器得到修正功率。
根据本发明的示例性实施例，步骤S105包括：
将初始功率设定值与修正功率作差得到新值；
根据混合储能系统的参考输出功率和新值作差，并经过限幅环节得到输出功率。
根据本发明的示例性实施例，风储系统还包括由占空比控制的DC/DC变流器，占空比通过电流参考值和电流反馈值比较后经过电流调节器得到。
根据本发明的示例性实施例，模糊控制器将输入的偏差量进行模糊化处理，根据预设的模糊规则进行推理得到模糊单集，并将模糊单集反模糊化得到单值信号。
本发明提供了平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，包括：在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池；实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据荷电状态SOC得到偏差量，将偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；根据修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。本发明能够避免锂电池和超级电容器组成的混合储能系统过充过放，延长使用寿命，充分利用混合储能系统的物理特性，保证在满足并网功率波动限制的同时使超级电容器和锂电池的荷电状态在合理范围内。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，包括：
在风电机组并网处安装混合储能装置构建风储系统；
对新能源的输出功率进行滤波处理得到混合储能系统参考功率；
利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池；
实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据所述荷电状态SOC得到偏差量，将所述偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率；
根据所述修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正。
2.根据权利要求1所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述风储系统包括超级电容、锂电池、超级电容器变换器、锂电池变换器、双馈风力发电系统和背靠背变流器。
3.根据权利要求2所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述利用变分模态分解法将所述混合储能系统参考功率进行分解，并将高频和低频分量分配给超级电容器和锂电池包括：
将风电输出功率经过滑动平均滤波后的并网功率输出电网；
将混合储能系统的所述参考功率通过变分模态分解和Hilbert变换得到相应的高频分量和低频分量；
根据所述高频分量和所述低频分量确定所述超级电容器和所述锂电池的初始功率设定值。
4.根据权利要求3所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述修正功率包括超级电容器修正功率和锂电池修正功率。
5.根据权利要求4所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述实时检测混合储能系统的荷电状态SOC，并根据所述荷电状态SOC得到偏差量，将所述偏差量作为模糊控制器的输入得到修正功率包括：
获取所述超级电容器和锂电池的荷电状态SOC；
根据所述荷电状态SOC和参考值得到偏差量；
将所述偏差量输入所述模糊控制器得到所述修正功率。
6.根据权利要求5所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述根据所述修正功率对混合储能系统的功率分配进行修正包括：
将初始功率设定值与所述修正功率作差得到新值；
根据混合储能系统的参考输出功率和新值作差，并经过限幅环节得到输出功率。
7.根据权利要求2所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述风储系统还包括由占空比控制的DC/DC变流器，所述占空比通过电流参考值和电流反馈值比较后经过电流调节器得到。
8.根据权利要求1所述的平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法，其特征在于，所述模糊控制器将输入的所述偏差量进行模糊化处理，根据预设的模糊规则进行推理得到模糊单集，并将所述模糊单集反模糊化得到单值信号。
CN202010183968.8A 2020-03-16 2020-03-16 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法 Pending CN111371111A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010183968.8A CN111371111A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010183968.8A CN111371111A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111371111A true CN111371111A (zh) 2020-07-03

Family

ID=71207628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010183968.8A Pending CN111371111A (zh) 2020-03-16 2020-03-16 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111371111A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112383072A (zh) * 2021-01-14 2021-02-19 南方电网数字电网研究院有限公司 一种基于5g通信的混合储能调控方法
CN113381496A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 南京工程学院 基于一种混合储能系统限值管理控制方法
CN114347866A (zh) * 2022-03-21 2022-04-15 西北工业大学 一种基于vmd处理的燃料电池能量管理方法
EP4407329A1 (en) * 2023-01-24 2024-07-31 Rimac Technology LLC Method and device for determining a derated power limit of a battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112383072A (zh) * 2021-01-14 2021-02-19 南方电网数字电网研究院有限公司 一种基于5g通信的混合储能调控方法
CN113381496A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 南京工程学院 基于一种混合储能系统限值管理控制方法
CN114347866A (zh) * 2022-03-21 2022-04-15 西北工业大学 一种基于vmd处理的燃料电池能量管理方法
EP4407329A1 (en) * 2023-01-24 2024-07-31 Rimac Technology LLC Method and device for determining a derated power limit of a battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111371111A (zh) 平抑新能源出力波动的混合储能功率分配方法
Ziogou et al. Automation infrastructure and operation control strategy in a stand-alone power system based on renewable energy sources
CN107069814B (zh) 配网分布式电源容量布点的模糊机会约束规划方法与系统
Sarvi et al. An optimized fuzzy logic controller by water cycle algorithm for power management of stand-alone hybrid green power generation
Wang et al. Optimal planning of stand-alone microgrids incorporating reliability
CN108988322A (zh) 考虑系统时变性的微网运行策略优化方法
CN117439133B (zh) 基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补系统
CN112446145B (zh) 一种基于kl散度的储能电站分布鲁棒规划方法
CN107732958A (zh) 一种计及源荷协同恢复的独立微电网黑启动优化方法
CN110661250B (zh) 含风光储发输电系统的可靠性评估方法及系统
Trojani et al. Stochastic security-constrained unit commitment considering electric vehicles, energy storage systems, and flexible loads with renewable energy resources
CN113783207B (zh) 混合储能抑制风电波动方法、装置、电子设备和存储介质
CN111382518A (zh) 风储联合系统的置信容量评估方法
CN117154781B (zh) 一种储能调频容量配置方法、装置及计算机可读存储介质
Chen et al. Distributed photovoltaic power fluctuation flattening strategy based on hybrid energy storage
CN115764952B (zh) 用于光伏电场的混合储能系统容量配置方法、介质及系统
Das et al. Energy Management for a RES-Powered DC Microgrid Under Variable Load
Zhang et al. Integrated strategy for real-time wind power fluctuation mitigation and energy storage system control
CN106712009B (zh) 基于分布式光储的主动配电网安全运行优化方法
Li et al. Risk assessment for renewable energy penetrated power systems considering battery and hydrogen storage systems
Hu et al. Q-learning Trained Virtual Inertial Control Strategy to Improve Battery Life in Microgrids Powered by Wind Turbines
Li et al. Lifetime cost optimized wind power control using hybrid energy storage system
Li et al. Capacity optimization of the hybrid energy storage system for suppressing intermittent loads
Yang et al. A Photovoltaic Power Fluctuation Design Based on Moving Average Algorithm and Supercapacitor Coordinated Control Strategy
CN112072702B (zh) 一种风电机组的功率控制系统及方法

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: 20200703