一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统的制作方法
【专利摘要】一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，包含可控负荷单元、混合储能单元和集成控制器。其中可控负荷单元包含普通可控负荷与快速响应负荷；混合储能单元由锂电池和超级电容组成；集成控制器用于接收上层调度产生的功率指令，实现混合储能单元和可控负荷单元之间的功率优化分配和协调控制。本发明一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统能应用于混合储能系统运行、控制技术的评价和验证，方法合理、实现简单，能满足微电网仿真实验和技术验证的实际要求。本发明适用于科研机构、企业储能技术的验证应用。
【专利说明】一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统
[0001]
【技术领域】 本发明涉及一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，属电力系统微电网技术领 域。
[0002]
【背景技术】 储能技术对微电网的实现有重要作用，其应用在很大程度上解决新能源发电的波动性 和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性。此外，储能技术在调频 调压和改善系统有功、无功平衡水平，提高微电网稳定运行能力方面的作用也获得了广泛 研究和证明。但储能系统主要成本是储能功率和容量，大规模应用导致的初始投资大、运行 维护成本高等经济性问题是制约其在微电网中发展的重要因素。针对该问题，国内外研究 主要集中在混合储能（HESS)配置方式和容量优化等方面，通过功率型储能与能量型储能的 互补使用与协调控制，满足微电网不同层次的技术需求。混合储能技术虽然可以一定程度 上减少系统的储能成本，但并不足以解决其经济性问题以满足微电网的大量需求。微电网 通过可控负荷提供热备用，具有直接优势，且可控负荷资源丰富、价格低廉，能迅速抵消分 布式电源出力与负荷功率的不匹配造成的有功缺额，在提高系统安全稳定运行能力方面有 巨大的潜力。
[0003]
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统。
[0004] 本发明的技术方案是，本发明一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统包含 可控负荷单元、混合储能单元和集成控制器三个部分。其中可控负荷单元包含普通可控负 荷与快速响应负荷；混合储能单元由锂电池和超级电容组成； 集成控制器用于接受上层调度发来的功率指令，然后将该功率指令进行分配，即实 现混合储能和可控负荷单元之间的功率优化分配。集成控制器的硬件采用数字信号处理 (DSP)架构，软件采用实时嵌入式操作系统，如VxWorks等。集成控制器通过串行通信接口 或以太网接口与上层控制系统、混合储能单元和可控负荷连接。集成控制器的输入为上层 调度功率，输出为混合储能单元功率和可控负荷开关指令。
[0005] 可控负荷单元由终端控制器执行开关动作，实时上传负荷运行参数；负荷终端控 制器是可控负荷开关控制信号的具体执行单元，它与集成控制器进行双向实时数据传输， 实时上传负荷运行参数；普通可控负荷通过机械式开关与电网连接，快速响应负荷通过固 态继电器与电网连接。可控负荷通过投切行为和功率调节实现与电网的能量交换，减少了 对储能容量设置和充放电功率的要求，进而降低了储能成本需求。
[0006] 混合储能单元中锂电池和超级电容分别通过双向DC/DC变换器接入直流母线并 联，直流母线与交流电网之间通过双向DC/AC变换器连接，DC/AC变换器实现有功无功解耦 控制。
[0007] 集成控制器，接受上层调度功率指令后，首先启动超级电容变流器以提供瞬时功 率需求，然后通过集成控制器生成混合储能单元功率参考值和可控负荷单元的开关控制指 令，最后终端控制器响应投切信号，混合储能单元的锂电池根据功率参考值进行充放电操 作。
[0008] 本发明与现有技术比较的有益效果是，基于功率型和能量型储能的特点，充分超 级电容快速响应特性，以及可控负荷的技术优势，减小了微电网对储能系统的依赖，降低对 混合储能系统配置的容量需求。
[0009] 本发明一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统能应用于混合储能系统控 制技术的评价和验证，方法合理、实现简单，能满足微电网仿真实验和技术验证的实际要 求。
[0010] 本发明适用于科研机构、企业储能技术的验证应用。
[0011]
【专利附图】
【附图说明】 图1为混合储能和可控负荷集成控制系统。
【具体实施方式】
[0012] 本发明的技术方案是，基于混合储能和可控负荷的集成控制系统包含可控负荷单 元、混合储能单元和集成控制器三个部分。可控负荷单元包含普通可控负荷与快速响应负 荷；混合储能单元由锂电池和超级电容组成；集成控制器用于接收上层调度产生的功率指 令，实现混合储能单元和可控负荷单元之间的功率优化分配和协调控制。
[0013] 可控负荷单元由终端控制器执行开关动作，实时上传负荷运行参数，与集成控制 器进行双向实时数据传输。快速响应负荷通过固态继电器与电网连接，普通可控负荷通过 机械开关与电网连接。
[0014] 混合储能单元中锂电池和超级电容分别通过双向DC/DC变换器接入直流母线并 联，直流母线与交流电网之间通过双向DC/AC变换器连接，DC/AC变换器实现有功无功解耦 控制。
[0015] 集成控制器，接受上层调度功率指令后，首先启动超级电容变流器，为微电网提供 数秒的瞬时功率需求；然后通过集成控制器生成混合储能单元功率参考值和可控负荷单元 的开关控制指令；当功率分配完成后，负荷对终端控制器投切信号响应，同时启动锂电池储 能单元，根据分配结果修改参考指令，其变流器进行功率跟踪控制，完成充放电操作。
【权利要求】
1. 一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，其特征在于，所述系统包括可控负 荷单元、混合储能单元和集成控制器； 可控负荷单元，用于可控负荷通过投切行为和功率调节实现与电网的能量交换，减少 了对储能容量设置和充放电功率的要求，进而降低了储能成本需求； 混合储能单元，用于分别通过双向DC/DC变换器接入直流母线并联，直流母线与交流 电网之间通过双向DC/AC变换器连接，DC/AC变换器实现有功无功解耦控制； 集成控制器，用于接受上层调度发来的功率指令，然后将该功率指令进行分配，即实现 混合储能和可控负荷单元之间的功率优化分配。
2. 根据权利要求1所述的一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，其特征在 于，所述混合储能单元中锂电池和超级电容分别通过双向DC/DC变换器接入直流母线并 联；交流电网通过DC/AC变换器连接直流母线；可控负荷单元中的普通可控负荷和快速响 应负荷分别通过终端控制器连接集成控制器；集成控制器连接DC/AC变换器。
3. 根据权利要求1所述的一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，其特征在 于，所述可控负荷单元包括普通可控负荷和快速响应负荷；普通可控负荷通过机械式开关 与电网连接，快速响应负荷通过固态继电器与电网连接；负荷终端控制器是可控负荷单元 开关控制信号的具体执行单元。
4. 根据权利要求1所述的一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，其特征在 于，所述混合储能单元包括锂电池和超级电容。
5. 根据权利要求1所述的一种基于混合储能和可控负荷的集成控制系统，其特征在 于，所述集成控制器集成控制器的硬件采用数字信号处理DSP架构，集成控制器通过串行 通信接口或以太网接口与上层控制系统、混合储能单元和可控负荷连接；集成控制器的输 入为上层调度功率，输出为混合储能单元功率和可控负荷开关指令。
【文档编号】H02J3/00GK104218579SQ201410485027
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】曾伟, 孙旻, 范瑞祥 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院