CN111525597A - 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法 - Google Patents

一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111525597A
CN111525597A CN202010377668.3A CN202010377668A CN111525597A CN 111525597 A CN111525597 A CN 111525597A CN 202010377668 A CN202010377668 A CN 202010377668A CN 111525597 A CN111525597 A CN 111525597A
Authority
CN
China
Prior art keywords
storage battery
power
charge
battery pack
wind
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.)
Granted
Application number
CN202010377668.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111525597B (zh
Inventor
张小莲
胡佳玮
倪良华
韦伟
汪麒
张旭
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.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
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 Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN202010377668.3A priority Critical patent/CN111525597B/zh
Publication of CN111525597A publication Critical patent/CN111525597A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111525597B publication Critical patent/CN111525597B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • 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
    • H02J3/002—Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
    • 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
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • 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
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • 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
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，该优化方法首先在风功率预测的基础上对风功率分段平均，将分段平均功率作为风储联合系统功率平抑后的初始目标功率；其次根据双蓄电池组的荷电状态修正目标功率，用修正功率改善运行过程中双电池充放电能量不平衡状态；最后根据修正功率与风力发电机组实时功率确定双蓄电池组的充放电功率，控制双蓄电池组的充放电状态。本发明的方法能够实现在风功率随机波动的情况下通过双电池补偿使得随机变化的风功率在一段时间内保持不变，实现风电友好接入；且通过引入基于双电池荷电状态的目标功率修正方法使得双电池充放电能量不平衡状态得到改善，优化充放电深度，减少充放电状态切换次数。

Description

一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法
技术领域
本发明涉及风功率平滑技术领域，具体地说是一种简洁方便且能够优化双电池不平衡状态的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法。
背景技术
近几年，国家鼓励风电的分布式开发，我国部分地区具备发展风电场的优良条件。近年来风力发电快速发展，风能成为新的能源利用形式。然而，风电由于其随机性和间歇性，当大规模风电直接接入大电网时，将会对电能质量带来不良影响。为风电场配备一定容量的储能系统,利用储能系统吸收和释放功率的特点，平抑大规模风电并网中的风功率波动是改善风电接入的电能质量的有效措施。
平抑风功率波动所用储能装置有超级电容、氢储能、电池储能以及电池和超级电容器的混合储能、超级电容和氢储能的混合储能等等。其中，电池储能具有响应速度较快、灵活可控、容量较大等特点，配合相应的控制策略可以取得较好的平抑效果。若进一步采用双电池储能，可以很大程度上降低电池充放电次数，延长了电池寿命。
当风电功率快速变化时，双电池储能系统在运行时段内,充电电池组充电总能量与放电电池组放电总能量不均衡,造成频繁充放电转换和使用寿命严重缩短。
为了更好利用风功率，将采用蓄电池平滑风功率方法，但目前对于双电池充放电能量不平衡问题的研究较少。以此，需要充分考虑双电池充放电能量不平衡问题与风功率平滑这两方面，实现风功率友好接入。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中利用双电池实现风功率平滑和对双电池不平衡状态优化的问题，提供一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，该优化方法根据蓄电池组的荷电状态修正风储联合系统的目标功率，改善双电池不平衡状态，从而延长电池寿命，实现风功率平滑。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网(指代无穷大交流电网)，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电；该优化方法步骤为：
A、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数；
B、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P0(t)以T为控制周期分段平均，得到kT控制周期的平均风功率Pav(kT)，并将该平均风功率Pav(kT)作为风储联合系统功率平抑后注入大电网的目标功率Pε(kT)，k为风功率分段平均的迭代次数；
C、修正目标功率：根据双蓄电池组的荷电状态，对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)；
D、双蓄电池组充放电功率求取：根据修正功率与风力发电机组实际发出功率，计算差额功率，并根据差额功率确定双蓄电池组的充放电功率以及双蓄电池组的充放电控制指令；
E、根据双蓄电池组的充放电功率计算双蓄电池组的实时荷电状态；
F、kT控制周期结束，则使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。
所述步骤F中的kT控制周期未结束时，则返回步骤D并重复步骤D～步骤E；直至kT控制周期结束，使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。
所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态为kT控制周期结束时的实时荷电状态时，则该实时荷电状态作为下一控制周期中的步骤C中的双蓄电池组的荷电状态，用于对目标功率进行修正。
所述步骤B中的风储联合系统输入大电网的目标功率Pε(kT)为：
Pε(kT)＝P0(t)+P1(t)+P2(t)＝Pav(kT) (1)
式(1)中，P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率；Pε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的目标功率。
所述步骤C中的修正目标功率的步骤为：
C1、计算双蓄电池组的荷电状态之和SOCΣ(kT)：
SOCΣ(kT)＝SOC1(t)+SOC2(t) (2)
式(2)中，SOCΣ(kT)为kT控制周期初始时刻双蓄电池组荷电状态之和，它反映了双蓄电池组充放电不平衡状态的大小，用百分数表示；其中SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的实时荷电状态，用百分数表示；当k＝1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；当k＞1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在上一控制周期结束时刻的实时荷电状态；
C2、对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)：
P′ε(kT)＝SOCΣ(kT)·Pav(kT) (3)
式(3)中，P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率。
所述步骤D中的双蓄电池组充放电功率的求取公式为：
Pb(t)＝P′ε(kT)-P0(t) (4)
式(4)中，Pb(t)为双蓄电池组在kT控制周期内t时刻时需要补偿的功率，即差额功率；P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率；P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；
双蓄电池组充放电功率包括放电功率Pf和充电功率Pc，则
Figure BDA0002480790480000031
式(5)中，Pf(t)为双蓄电池组在t时刻时的放电功率；Pc(t)为双蓄电池组在t时刻时的充电功率；根据蓄电池组1和蓄电池组2的充放电任务，分别将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率P1(t)和P2(t)，当蓄电池组1放电且蓄电池组2充电时，则P1(t)＝Pf(t)且P2(t)＝Pc(t)；当蓄电池组1充电且蓄电池组2放电时，则P1(t)＝Pc(t)且P2(t)＝Pf(t)；同时将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率指令。
所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态SOC1(t)和SOC2(t)为：
Figure BDA0002480790480000032
式(6)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；E1和E2分别为两个蓄电池组1和蓄电池组2的容量；SOC10和SOC20分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率。
在风储联合系统中，蓄电池组1和蓄电池组2中的一个蓄电池组在一段时间内只负责充电、另一个蓄电池组只负责放电；当任一蓄电池组满足切换条件后，两蓄电池组交换运行状态。
两蓄电池组交换运行状态的切换条件为：
Figure BDA0002480790480000041
式(7)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；SOCmax和SOCmin分别为在经济运行条件下，蓄电池组荷电状态的上限值与下限值；在蓄电池组1或蓄电池组2的荷电状态满足式(7)所示四种条件中的一种时即可进行充放电任务切换，即两蓄电池组中任意一个蓄电池组的荷电状态到达其上限值SOCmax或下限值SOCmin时即可切换。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的优化方法能够实现在风功率随机波动的情况下通过双电池补偿使得随机变化的风功率在一段时间内保持不变，实现风电友好接入；并且通过引入基于双电池荷电状态的目标功率修正方法使得双电池充放电能量不平衡状态得到改善，优化充放电深度，减少充放电状态切换次数。
附图说明
附图1为本发明采用的风储联合系统的结构示意图；
附图2是本发明的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法的流程图；
附图3是传统控制策略在C类湍流风速下双电池的荷电状态(SOC)图；
附图4是本发明的控制策略在C类湍流风速下双电池的荷电状态(SOC)图；
附图5是本发明的风储联合系统在C类湍流风速下的输出功率波形图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网(指代无穷大交流电网)，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电，据附图1可得该风储联合系统中蓄电池、风力发电机组与输入电网的功率关系为：Pε＝P0+P1+P2，其中P0表示风力发电机组输出的功率；P1和P2分别表示蓄电池组1和蓄电池组2经DC/AC变流器的充放电功率；Pε表示整个风储联合系统供给交流大电网的输出功率。
由图2所示，一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，该优化方法步骤为：
A、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数。
B、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P0(t)以T(取15min)为控制周期分段平均，得到kT控制周期的平均风功率Pav(kT)，并将该平均风功率Pav(kT)作为风储联合系统功率平抑后注入大电网的目标功率Pε(kT)，k为风功率分段平均的迭代次数；
在实际运行过程中，由于风电场内风力发电机组与蓄电池组距并网点距离短，线路传输损耗可忽略不计，故本发明不计传输损耗；则风储联合系统输入大电网的目标功率Pε(kT)为：
Pε(kT)＝P0(t)+P1(t)+P2(t)＝Pav(kT) (1)
式(1)中，P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率；Pε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的目标功率。
C、修正目标功率：根据双蓄电池组的荷电状态，对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)，根据双蓄电池组的荷电状态之和的大小，以15min为控制周期，如果在每个控制周期的初始时刻，双蓄电池组的充放电状态不平衡，则根据每个周期初始时刻不平衡状态的大小，在分段平均的基础上对该控制周期的目标功率Pε(kT)进行修正，使修正功率P′ε(kT)能够改善运行过程中双蓄电池组充放电能量不平衡状态，该方案在蓄电池组充电不足时降低目标功率、放电不足时提高目标功率，即由双蓄电池组实时不平衡状态动态地决定目标功率调整方向与调整大小，使双蓄电池组充放电能量保持平衡；
具体步骤为：
C1、计算双蓄电池组的荷电状态之和SOCΣ(kT)：
SOCΣ(kT)＝SOC1(t)+SOC2(t) (2)
式(2)中，SOCΣ(kT)为kT控制周期初始时刻双蓄电池组荷电状态之和，它反映了双蓄电池组充放电不平衡状态的大小，用百分数表示；其中SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的实时荷电状态，用百分数表示；当k＝1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；当k＞1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在上一控制周期结束时刻的实时荷电状态；
C2、对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)：
P′ε(kT)＝SOCΣ(kT)·Pav(kT) (3)
式(3)中，P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率。
D、双蓄电池组充放电功率求取：根据修正功率与风力发电机组实际发出功率，计算差额功率，并根据差额功率确定双蓄电池组的充放电功率以及双蓄电池组的充放电控制指令；
首先，双蓄电池组充放电功率的求取公式为：
Pb(t)＝P′ε(kT)-P0(t) (4)
式(4)中，Pb(t)为双蓄电池组在kT控制周期内t时刻时需要补偿的功率，即差额功率；P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率；P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；根据上述补偿规则，当Pb(t)＞0时，双电池系统应为风力发电机组放电，当Pb(t)＜0时，双电池系统应充电。
其次，双蓄电池组充放电功率包括放电功率Pf和充电功率Pc，则
Figure BDA0002480790480000061
式(5)中，Pf(t)为双蓄电池组在t时刻时的放电功率；Pc(t)为双蓄电池组在t时刻时的充电功率；根据蓄电池组1和蓄电池组2的充放电任务，分别将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率P1(t)和P2(t)，当蓄电池组1放电且蓄电池组2充电时，则P1(t)＝Pf(t)且P2(t)＝Pc(t)；当蓄电池组1充电且蓄电池组2放电时，则P1(t)＝Pc(t)且P2(t)＝Pf(t)；同时将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率指令。
E、根据双蓄电池组的充放电功率计算双蓄电池组的实时荷电状态；
双蓄电池组的实时荷电状态SOC1(t)和SOC2(t)为：
Figure BDA0002480790480000071
式(6)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；E1和E2分别为两个蓄电池组1和蓄电池组2的容量；SOC10和SOC20分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率。
F、kT控制周期结束，则使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期；当kT控制周期未结束时，则返回步骤D并重复步骤D～步骤E，直至kT控制周期结束，使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。
在风储联合系统中，蓄电池组1和蓄电池组2中的一个蓄电池组在一段时间内只负责充电、另一个蓄电池组只负责放电(但不等于蓄电池组一直在充电或一直在放电)；当任一蓄电池组满足切换条件后，两蓄电池组交换运行状态。
两蓄电池组交换运行状态的切换条件为：
Figure BDA0002480790480000072
式(7)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；SOCmax和SOCmin分别为在经济运行条件下，蓄电池组荷电状态的上限值与下限值；在蓄电池组1或蓄电池组2的荷电状态满足式(7)所示四种条件中的一种时即可进行充放电任务切换，即两蓄电池组中任意一个蓄电池组的荷电状态到达其上限值SOCmax或下限值SOCmin时即可切换。
上述优化方法步骤按附图2所示的控制流程，对双蓄电池组进行控制，可实现在风功率平滑的同时，改善双电池充放电能量不平衡问题。
以下提供一个具体的实施例来进一步说明本发明的控制效果。
该实施例中采用的仿真参数如下表所示。
风力发电机额定功率 700kW 湍流风速类型 C
每组蓄电池容量(共两组) 70kWh 风功率分段平均时长 15min
双电池充电荷电状态上限 90％ 蓄电池组指令更新周期 10s
双电池充电荷电状态下限 10％ 仿真时长 1440min
风功率预测误差标准差 0
如图3、图4所示，本发明可改善双电池不平衡状态，由图3可知，采用传统控制策略进行双电池不平衡状态优化时，双蓄电池组的充放电深度越来越差，后期充电深度都达不到50％，双蓄电池组充放电严重不平衡，充放电状态切换过于频繁。若继续仿真则充放电深度进一步恶化，甚至会出现失去充放电能力的情况。由图4可知，采用本发明的控制策略进行双电池不平衡状态优化后，双蓄电池组充放电深度得到明显改善，而且具有良好的充放电深度，充电时能达到90％、放电时能达到10％。充放电切换次数也明显减少，24h内的充放电切换次数由传统控制的6次减少为4次，蓄电池组的寿命得到了很大改善。
如附图5所示，本发明采用的风储模型与优化方法，将随机变换的风功率平滑成每15分钟维持在一个定值，从而更好地响应电网调度指令，以及实现风功率友好接入。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电；该优化方法步骤为：
A、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数；
B、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P0(t)以T为控制周期分段平均，得到kT控制周期的平均风功率Pav(kT)，并将该平均风功率Pav(kT)作为风储联合系统功率平抑后注入大电网的目标功率Pε(kT)，k为风功率分段平均的迭代次数；
C、修正目标功率：根据双蓄电池组的荷电状态，对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)；
D、双蓄电池组充放电功率求取：根据修正功率与风力发电机组实际发出功率，计算差额功率，并根据差额功率确定双蓄电池组的充放电功率以及双蓄电池组的充放电控制指令；
E、根据双蓄电池组的充放电功率计算双蓄电池组的实时荷电状态；
F、kT控制周期结束，则使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。
2.根据权利要求1所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤F中的kT控制周期未结束时，则返回步骤D并重复步骤D～步骤E，直至kT控制周期结束，使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。
3.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态为kT控制周期结束时的实时荷电状态时，则该实时荷电状态作为下一控制周期中的步骤C中的双蓄电池组的荷电状态，用于对目标功率进行修正。
4.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤B中的风储联合系统输入大电网的目标功率Pε(kT)为：
Pε(kT)＝P0(t)+P1(t)+P2(t)＝Pav(kT) (1)
式(1)中，P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率；Pε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的目标功率。
5.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤C中的修正目标功率的步骤为：
C1、计算双蓄电池组的荷电状态之和SOCΣ(kT)：
SOCΣ(kT)＝SOC1(t)+SOC2(t) (2)
式(2)中，SOCΣ(kT)为kT控制周期初始时刻双蓄电池组荷电状态之和，它反映了双蓄电池组充放电不平衡状态的大小，用百分数表示；其中SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的实时荷电状态，用百分数表示；当k＝1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；当k＞1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在上一控制周期结束时刻的实时荷电状态；
C2、对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)：
P′ε(kT)＝SOCΣ(kT)·Pav(kT) (3)
式(3)中，P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率。
6.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤D中的双蓄电池组充放电功率的求取公式为：
Pb(t)＝P′ε(kT)-P0(t) (4)
式(4)中，Pb(t)为双蓄电池组在kT控制周期内t时刻时需要补偿的功率，即差额功率；P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率；P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；
双蓄电池组充放电功率包括放电功率Pf和充电功率Pc，则
Figure FDA0002480790470000021
式(5)中，Pf(t)为双蓄电池组在t时刻时的放电功率；Pc(t)为双蓄电池组在t时刻时的充电功率；根据蓄电池组1和蓄电池组2的充放电任务，分别将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率P1(t)和P2(t)，当蓄电池组1放电且蓄电池组2充电时，则P1(t)＝Pf(t)且P2(t)＝Pc(t)；当蓄电池组1充电且蓄电池组2放电时，则P1(t)＝Pc(t)且P2(t)＝Pf(t)；同时将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率指令。
7.根据权利要求6所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态SOC1(t)和SOC2(t)为：
Figure FDA0002480790470000031
式(6)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；E1和E2分别为两个蓄电池组1和蓄电池组2的容量；SOC10和SOC20分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率。
8.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：在风储联合系统中，蓄电池组1和蓄电池组2中的一个蓄电池组在一段时间内只负责充电、另一个蓄电池组只负责放电；当任一蓄电池组满足切换条件后，两蓄电池组交换运行状态。
9.根据权利要求8所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：两蓄电池组交换运行状态的切换条件为：
Figure FDA0002480790470000032
式(7)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；SOCmax和SOCmin分别为在经济运行条件下，蓄电池组荷电状态的上限值与下限值；在蓄电池组1或蓄电池组2的荷电状态满足式(7)所示四种条件中的一种时即可进行充放电任务切换，即两蓄电池组中任意一个蓄电池组的荷电状态到达其上限值SOCmax或下限值SOCmin时即可切换。
CN202010377668.3A 2020-05-07 2020-05-07 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法 Active CN111525597B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010377668.3A CN111525597B (zh) 2020-05-07 2020-05-07 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010377668.3A CN111525597B (zh) 2020-05-07 2020-05-07 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111525597A true CN111525597A (zh) 2020-08-11
CN111525597B CN111525597B (zh) 2023-04-07

Family

ID=71907148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010377668.3A Active CN111525597B (zh) 2020-05-07 2020-05-07 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111525597B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112103994A (zh) * 2020-08-25 2020-12-18 同济大学 一种基于mpc的风氢耦合系统分层协调控制方法及装置
CN112787357A (zh) * 2020-12-24 2021-05-11 金安君 一种双储能工作系统及其工作方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105207243A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 河海大学 一种用于风电场实时功率预报修正的电池能量管理方法
CN105914784A (zh) * 2016-05-11 2016-08-31 成都欣维保科技有限责任公司 一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置
CN109494771A (zh) * 2018-12-12 2019-03-19 广东电网有限责任公司电力科学研究院 基于超级电容器荷电状态预测的新能源功率平滑控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105207243A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 河海大学 一种用于风电场实时功率预报修正的电池能量管理方法
CN105914784A (zh) * 2016-05-11 2016-08-31 成都欣维保科技有限责任公司 一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置
CN109494771A (zh) * 2018-12-12 2019-03-19 广东电网有限责任公司电力科学研究院 基于超级电容器荷电状态预测的新能源功率平滑控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
章竹耀等: "储能电池平抑风功率波动策略", 《电力系统保护与控制》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112103994A (zh) * 2020-08-25 2020-12-18 同济大学 一种基于mpc的风氢耦合系统分层协调控制方法及装置
CN112103994B (zh) * 2020-08-25 2022-04-01 同济大学 一种基于mpc的风氢耦合系统分层协调控制方法及装置
CN112787357A (zh) * 2020-12-24 2021-05-11 金安君 一种双储能工作系统及其工作方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111525597B (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104037793B (zh) 一种应用于主动配电网的储能单元容量配置方法
CN106099964B (zh) 一种储能系统参与主动配电网运行调节计算方法
CN107732949B (zh) 一种综合风电全年多季节特性的储能布点定容方法
CN103187750B (zh) 兆瓦级电池储能电站实时功率控制方法及其系统
CN110086180B (zh) 一种基于深充浅放原则的储能调频均衡控制方法
CN108321817B (zh) 一种计及储能的分布式二次调频控制方法
CN111628558B (zh) 混合储能系统的能量管理和容量配置的优化系统及方法
Meng et al. Energy storage auxiliary frequency modulation control strategy considering ACE and SOC of energy storage
CN111525597B (zh) 一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法
CN104410094A (zh) 一种电池储能电站的有功功率分配方法
CN115102239A (zh) 一种考虑soc均衡的储能电站一次调频控制方法及系统
CN103560533B (zh) 基于变化率控制储能电站平滑风光发电波动的方法及系统
CN202651806U (zh) 一种电池储能电站平滑风光发电控制系统
CN115549211A (zh) 一种新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法
CN114336694B (zh) 一种混合储能电站能量优化控制方法
CN107846035B (zh) 一种考虑电动汽车充电特性的风光储并网型微网
CN111525596B (zh) 一种风储联合系统中双电池波动越限优化方法
CN110323779B (zh) 一种分布式发电与储能装置的功率动态聚合的方法和系统
CN111541254A (zh) 一种优化双电池系统充放电的风电场并网功率平滑方法
CN110707788A (zh) 一种分布式储能电站中储能电池阵列快速均衡系统及方法
CN114865669A (zh) 一种考虑充放电不平衡的风储系统功率控制方法及系统
CN115622104A (zh) 一种有源配电网移动储能规划配置方法
CN110932301B (zh) 一种基于电池储能参与的提高风电接纳能力方法
CN111244989B (zh) 一种基于电池储能的风电机组与火电机组的协调运行方法
Saren et al. An Optimized Control Strategy for Distributed Energy Storage System to Reduce the Peak-valley Difference of Distribution Network

Legal Events

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