一种混合储能平抑光伏功率波动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种平抑光伏功率波动方法，特别是一种混合储能平抑光伏功率波动 方法，属于可再生能源发电技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着传统能源的消耗日益增加，资源紧缺与环境污染问题成为了世界关注的焦点 问题。可再生能源发电为解决资源与环境问题提供了有效途径。
[0003] 以光伏发电为例，光伏发电具有很强的间歇性与不确定性，为其配置储能装置，对 稳定光伏功率输出具有重要的意义。现有的储能装置中，蓄电池具有容量大，能量密度高， 造价低等特点，但不能瞬间提供很大功率；相反地，超级电容器功率响应速度快，大功率输 出能力强，循环寿命长的特点，但能量密度较低，造价高。采用蓄电池与超级电容器混合储 能方式，可以有效稳定光伏功率输出。
[0004] 混合储能平抑光伏功率的一般结构如图1所示。储能采用直流侧接入光伏系统， 光伏侧单向DC/DC变换器用作最大功率点跟踪控制，保证对光照资源的最大利用，并网逆 变器DC/AC采用定电压控制，维持直流母线电压稳定，保证光储系统能够稳定地输出功率。 混合储能电路中，蓄电池、超级电容器分别通过第一和第二双向DC/DC变换器接入直流母 线，根据直流母线功率变化，调节混合储能功率输出，从而平抑光伏发电的功率波动。
[0005] 尽管有关人员进行了大量研究，但已有的储能系统平抑光伏功率波动方法仍不成 熟，这些方法在制定混合储能充放电方案时，没有充分考虑蓄电池与超级电容器动态特性 的不同，也未考虑过充与过放对蓄电池的寿命损耗问题，因此亟需改进。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种造价低的混合储能平抑光伏功 率波动方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
[0008] 技术方案一：
[0009] -种平抑混合储能系统中光伏功率波动的方法，所述混合储能系统包括蓄电池和 超级电容，其特征在于，包括以下步骤：
[0010] 步骤1 :迭代计算所述蓄电池的充放电参考功率PB_"f (k+Ι):
[0012] 其中k为采样计数点，1彡k彡N，N为采样计数点总数，Tbs为所述蓄电池的控制周 期，τΒ为蓄电池滤波时间常数，APpvGO为光伏功率的功率变化量，其计算方法为：
[0013] APpv(k) = Ppv (k+1)-Ppv (k) (2)
[0014] 其中Ppv (k)和Ppv (k+1)为第k采样计数点和第（k+1)采样计数点的光伏功率。
[0015] 步骤2 :计算所述超级电容的充放电参考功率Pc raf:
[0017] 其中Tcs为超级电容器控制周期，τ c为超级电容器滤波时间常数，PB(k)为第k个 采样计数点的实际蓄电池功率；
[0018] 步骤3 :超级电容供电控制：计算超级电容的电流给定值I@f，与超级电容器反馈 电流Ic经过PI调节器输出调制波，再经过PWM生成单元输出PWM波驱动IGBT的导通与关 断，使超级电容器输出给定功率；所述超级电容的电流给定值由所述超级电容的充放 电参考功率Pe raf与超级电容器的端电压相除得到；
[0019] 步骤4 :蓄电池供电控制：当达到蓄电池控制周期Tbs时，蓄电池开始对光伏功率 波动响应，计算蓄电池的电流给定值，与蓄电池的反馈电流Ib经过PI调节器输出调制 波，再经过PWM生成单元输出PWM波驱动IGBT的导通与关断，使蓄电池输出给定功率；所述 蓄电池的电流给定值IB_raf由蓄电池的充放电参考功率P B_raf与蓄电池的端电压相除得到。
[0020] 所述步骤1中光伏功率经过低通滤波处理：
[0022] 其中，Ppv raf为滤波后的光伏功率，τ为滤波时间常数，Ppv为实际光伏发电功率， Ppv_raf为滤波后的光伏功率，s为复频率。
[0023] 所述步骤1中的蓄电池滤波时间常数τ B根据蓄电池荷电状态动态确定；所述蓄 电池滤波常数τΒ由充电滤波时间常数τ A和放电滤波时间常数τ dis组成，分别用于充电 与放电控制；所述充电滤波时间常数和放电滤波时间常数τ dis的计算方法为：
[0024] 当 S0C〈S0C. a时，τ dis - τ (Soc. b-S0C)，τ ch - τ 1
[0025] 当 Soc. a〈S0C〈S0C.b时，τ dis - τ (Soab-Soc)，τ ch - τ 2+k2 (Soab-Soc)
[0026] 当 Soc.KS0JSl3ac时，τ dis= τ 2，τ ch= τ 2
[0027] 当 Soc. c〈S0C〈S0C. d时，τ dis - τ 2+k2 (S0C_S0C.c)，τ ch - τ ^k1 (S0C_S0C.c)
[0028] 当 S〇c>S〇c.d时，τ dis= τ p τ ch= τ ^k1(Soc-Soac)
[0029] 其中，别为蓄电池安全运行最低荷电状态、低荷电状态警示 值、高荷电状态警示值、安全运行最高荷电状态；Sik为蓄电池当前荷电状态，τ 蓄电池 最大滤波时间常数，τ 2为蓄电池正常时滤波时间常数，ki、k2S分别滤波常数的增加速率和 降低速率，均为正值。
[0030] 采用了上述技术方案，取得的有益效果为：
[0031] 1、本发明能够在充分考虑储能系统中蓄电池与超级电容器动态响应速率的不同， 根据不同的特性制定不同的充放电方案，在保证相对于单一储能具有更好的功率特性的同 时，具有良好的平抑光伏功率；
[0032] 2、本发明根据蓄电池 SOC状态及时调整滤波常数，调整蓄电池功率输出，防止蓄 电池过度充放电，有效延长了蓄电池的使用寿命。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明所述混合储能接入光伏系统原理框图；
[0034] 图2为本发明的流程图；
[0035] 图3为本发明所述蓄电池 SOC与滤波时间常数关系图。
【具体实施方式】
[0036] 实施例1 :
[0037] 如图1所示，混合储能系统包括蓄电池和超级电容，所述蓄电池和超级电容分别 通过第一至第二双向DC/DC变换器接入直流母线。
[0038] 如图2所示，一种平抑混合储能系统中光伏功率波动的方法，所述混合储能系统 包括蓄电池和超级电容，其特征在于，包括以下步骤：
[0039] 步骤1 :迭代计算所述蓄电池的充放电参考功率PB_"f (k+Ι):
[0041] 其中k为采样计数点，I < k < N，N为采样计数点总数，Tbs为所述蓄电池的控制周 期，τΒ为蓄电池滤波时间常数，APpvGO为光伏功率的功率变化量，其计算方法为：
[0042] APpv(k) = Ppv (k+1)-Ppv (k) (2)
[0043] 其中Ppv (k)和Ppv (k+1)为第k采样计数点和第（k+1)采样计数点的光伏功率。
[0044] 步骤2 :计算所述超级电容的充放电参考功率P〇
[0046] 其中Tes为超级电容器控制周期，τ ε为超级电容器滤波时间常数，PB(k)为第k个 采样计数点的实际蓄电池功率；
[0047] 步骤3 :超级电容供电控制：计算超级电容的电流给定值I@f，与超级电容器反馈 电流Ic经过PI调节器输出调制波，再经过PWM生成单元输出PWM波驱动IGBT的导通与关 断，使超级电容器输出给定功率；所述超级电容的电流给定值由所述超级电容的充放 电参考功率Pe raf与超级电容器的端电压相除得到；
[0048] 步骤4 :蓄电池供电控制：当达到蓄电池控制周期Tbs时，蓄电池开始对光伏功率 波动响应，计算蓄电池的电流给定值，与蓄电池的反馈电流Ib经过PI调节器输出调制 波，再经过PWM生成单元输出PWM波驱动IGBT的导通与关断，使蓄电池输出给定功率；所述 蓄电池的电流给定值IB_raf由蓄电池的充放电参考功率P B_raf与蓄电池的端电压相除得到。
[0049] 所述步骤1中光伏功率经过低通滤波处理：
[0051] 其中，Ppv raf为滤波后的光伏功率，τ为滤波时间常数，Ppv为实际光伏发电功率， Pp