电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法
【专利摘要】本发明公开了一种电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法。为最大化地降低可再生能源输出功率的波动程度，优化混合储能系统的运行，采用一阶低通滤波方法制定平抑目标功率值，根据混合储能系统的荷电状态改变低通滤波器的时间常数；根据蓄电池和超级电容的荷电状态，采用模糊控制理论将可再生能源功率与平抑目标功率之间的差值在两种储能介质之间进行分配，以避免储能介质出现荷电状态越限现象，并达到延长蓄电池使用寿命的目的。
【专利说明】电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可再生能源发电领域，具体地说是一种用超级电容和蓄电池组成的混 合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法。
【背景技术】
[0002] 由于可再生能源电源输出功率随着天气的变化而变化，不能制定出精确的发电计 划，因此大规模可再生能源并网会影响电力系统运行的稳定性和可靠性。在可再生能源电 源出口侧安装蓄电池储能电站以平抑其输出功率波动，一定程度上将可再生能源电源转化 为可调度的电源，将有助于减少可再生能源对电力系统的冲击，但是蓄电池储能存在循环 寿命问题。因此利用蓄电池与超级电容的混合储能技术引起关注，但目前混合储能的研究 仅限于小规模应用，此外如何分配不同储能介质功率的方法以优化平抑效果未见研究。本 发明专利从应用于电力系统领域的大规模混合储能电站出发，结合混合储能系统的电量约 束以及荷电状态提出变滤波常数的混合储能电站平抑目标功率值制定方法，采用模糊控制 理论将可再生能源功率与平抑目标功率之间的差值在两种储能介质之间进行分配，以避免 储能介质出现荷电状态越限现象，延长储能电站寿命，提高混合储能电站的平抑效果和经 济性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法。 设计了混合储能电站平抑目标功率值的制定方法，设计了将可再生能源功率与平抑目标功 率之间的差值在两种储能介质之间进行分配的控制策略。混合储能电站平滑可再生能源电 站输出功率波动系统的硬件结构如图1所示，蓄电池储能电站与超级电容储能电站并联接 于可再生能源电站出口侧，混合储能控制平台实现本发明提出的相关平抑算法。
[0004] 本发明采用如下技术方案：
[0005] 1、电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法按以下步骤进行：
[0006] (1)由功率型储能介质超级电容和能量型储能介质锂离子电池组成混合储能电 站，设置两种储能介质各自的能量约束条件和功率约束条件。
[0007] (2)采用一阶低通滤波方法，将可再生能源功率分成波动剧烈和波动平滑两部分， 以波动平滑部分的功率作为储能电站和可再生能源输出功率总和的目标值。根据混合储能 电站的剩余容量来改变低通滤波器的时间常数，以达到调节储能电站平抑目标功率值的目 的。在储能电站剩余容量充足时，适当提高滤波器的时间常数以降低平抑后可再生能源的 输出功率变化率，从而避免在储能电站剩余容量充足时出现较大功率变化率的现象。
[0008] (3)根据蓄电池和超级电容的荷电状态，采用模糊控制理论将可再生能源功率与 平抑目标功率之间的差值在两种储能介质之间进行分配，以避免储能介质出现荷电状态越 限现象，提高混合储能电站的平抑效果。
[0009] 与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0010] 该方法适用于储能电站的实时控制，能够根据混合储能电站的剩余容量调整储能 电站的平抑目标，从而避免在储能电站剩余容量充足时出现较大功率变化率的现象。该方 法采用模糊控制理论，能够根据各种储能介质的荷电状态，将平抑目标外的功率在不同储 能介质之间进行合理分配，避免储能介质荷电状态越限现象的出现，能提高混合储能电站 全局的平抑效果。该方法能够发挥超级电容充放电循环寿命长的优点，在超级电容剩余容 量充足时，由它独立承担平抑目标外的功率，以减轻蓄电池的压力，延长蓄电池的使用寿 命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是混合储能电站平滑可再生能源电站输出功率波动系统结构图。
[0012] 图2是模糊控制输入输出隶属函数图。
[0013] 图3是超级电容的输入隶属函数图。
[0014] 图4是混合储能电站的平抑算法流程图。
[0015] 图5是可再生能源电源功率波动值和平抑后的功率曲线图。
[0016] 图6是超级电容和蓄电池的功率曲线图。
[0017] 图7是超级电容和蓄电池的荷电状态图。
【具体实施方式】
[0018] 本实施例中电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法是在于按以下 步骤进行：
[0019] 1、由功率型储能介质超级电容和能量型储能介质锂离子电池组成混合储能电站， 设置两种储能介质各自的能量约束条件和功率约束条件。
[0020] 2、采用一阶低通滤波方法，将可再生能源功率分成波动剧烈和波动平滑两部分， 以波动平滑部分的功率作为储能电站和可再生能源输出功率总和的目标值。本方法根据 混合储能电站的剩余容量来改变低通滤波器的时间常数，以达到调节储能电站平抑目标功 率值的目的。在储能电站剩余容量充足时，适当提高滤波器的时间常数以降低平抑后可再 生能源的输出功率变化率，从而避免在储能电站剩余容量充足时出现较大功率变化率的现 象。
[0021] 3、根据蓄电池和超级电容的荷电状态，采用模糊控制理论将可再生能源功率与平 抑目标之间的差值在两种储能介质之间进行分配，以避免储能介质出现荷电状态越限现 象，提高混合储能电站的平抑效果。
[0022] 具体实施过程中，步骤（2)中储能电站平抑目标功率值的制定方法为：
[0023] Pref(t) = (l-λ (t))Ptotal(t-l) + A (t)PEES(t)
[0024] ΔΡ(?) = (l-λ (t)) (PEES(t)-Ptotal(t-l))
[0025] 式中：P,ef(t)为t时段的混合储能电站平抑目标功率值，丽；AP(t)为t时段可 再生能源功率与平抑目标功率之间的差值，MW;t时段的滤波系数λ (t)与滤波器时间常 数τ⑴的关系为λ⑴=Λν(τ (t) + At) ;PKES(t)为t时段的可再生能源功率，MW; Ptotal(t-1)为t-Ι时段平抑后的输出功率，MW。
[0026] 滤波系数λ⑴与混合储能电站剩余容量的关系为：
[0027]
【权利要求】
1.电源侧混合储能电站平抑可再生能源功率波动的方法，其特征在于具体操作步骤如 下： (1) 由功率型储能介质超级电容和能量型储能介质锂离子电池组成混合储能电站，设 置两种储能介质各自的能量约束条件和功率约束条件； (2) 采用一阶低通滤波方法，将可再生能源功率分成波动剧烈和波动平滑两部分，以 波动平滑部分的功率作为储能电站和可再生能源输出功率总和的目标值；根据混合储能 电站的剩余容量来改变低通滤波器的时间常数，以达到调节储能电站平抑目标功率值的目 的；在储能电站剩余容量充足时，适当提高滤波器的时间常数以降低平抑后可再生能源的 输出功率变化率，从而避免在储能电站剩余容量充足时出现较大功率变化率的现象； (3) 根据蓄电池和超级电容的荷电状态，采用模糊控制理论将可再生能源功率与平抑 目标功率之间的差值在两种储能介质之间进行分配，以避免储能介质出现荷电状态越限现 象，提高混合储能电站的平抑效果。
【文档编号】H02J3/28GK104104098SQ201210578822
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】罗亚桥, 郑国强, 高博, 丁明, 林根德, 程旭东, 吴建锋 申请人:国网安徽省电力公司电力科学研究院, 合肥工业大学