CN113629694A - 一种混合储能直流微电网离网的控制方法 - Google Patents

一种混合储能直流微电网离网的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113629694A
CN113629694A CN202110884723.2A CN202110884723A CN113629694A CN 113629694 A CN113629694 A CN 113629694A CN 202110884723 A CN202110884723 A CN 202110884723A CN 113629694 A CN113629694 A CN 113629694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
current
converter
direct current
power
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
CN202110884723.2A
Other languages
English (en)
Inventor
郭韵
刘景龙
毕海瑞
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.)
Shanghai University of Engineering Science
Original Assignee
Shanghai University of Engineering Science
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 Shanghai University of Engineering Science filed Critical Shanghai University of Engineering Science
Priority to CN202110884723.2A priority Critical patent/CN113629694A/zh
Publication of CN113629694A publication Critical patent/CN113629694A/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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • 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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/02—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种混合储能直流微电网离网的控制方法，将与直流母线连接的直流微电网的锂蓄电池、超级电容器通过DC‑DC变换器进行并联，并采用双功率变换器方式进行连接，当***负载发生变化时，利用DC‑DC滤波器进行输出功率的滤波处理，当***负载发生变化时，利用DC‑DC滤波器进行输出功率的滤波处理，得到低频部分，由锂蓄电池对低频部分功率进行补偿，剩余的高频部分功率由超级电容器进行补偿。与现有技术相比，本发明具有加快***对于负载变化的响应速度，有效解决负载变化而引起的母线电压波动问题，保障电压、电流的稳定等优点。

Description

一种混合储能直流微电网离网的控制方法
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，尤其是涉及一种混合储能直流微电网离网的控制方法。
背景技术
化石能源的大量开采及消耗，引起了社会各界对于能源节约以及环境保护问题的重视，新能源的开发利用被广泛关注，各种新能源分布式电站被大量搭建。分布式能源电站的大量搭建在一定程度上缓解了化石能源枯竭的问题，但同时由于分布式能源发电的不稳定性特点，加重了大电网的供电负担，“弃光弃风”现象也日益严重。针对上述问题，微电网的概念被提出并被广泛运行于电网***中。
微电网可以根据大电网及负载状态在并网运行及孤岛运行两种模式下进行切换，孤岛运行下的微电网能够利用当地分布式能源电站对区域内负载进行供电。微电网根据其供电方式可分为直流微电网、交流微电网以及交直流混合微电网，相对于后两者，直流微电网在供电方式上更为简单，不需要采用复杂的微电网控制方式，并在一定程度上提升了微电网的供电质量。
储能***作为微电网内的重要组成部分，在平抑微电网功率波动、保障微电网供电质量等方面具有不可取代的作用。目前国内外众多学者对直流微电网在孤岛运行模式下的控制策略进行研究，基于微电网中的储能***提出相关控制策略保证微电网平稳运行，提高微电网供电质量。现有的混合储能功率分配方式大多是数字滤波方式，滤波成本高，存在由于负载变化而引起的母线电压波动问题，且锂蓄电池充放电变化大，还会有过充过放现象发生，无法保障电压、电流的稳定。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合储能直流微电网离网的控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种混合储能直流微电网离网的控制方法，将与直流母线连接的直流微电网的锂蓄电池、超级电容器通过DC-DC变换器进行并联，并采用双功率变换器方式进行连接，当***负载发生变化时，利用DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理。
具体地，直流母线与分布式电站、直流负载分别连接，锂蓄电池与一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，超级电容器与另一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，锂蓄电池与其连接的DC-DC变换器构成的支路与超级电容器与其连接的DC-DC变换器构成的支路并联。各DC-DC变换器分别设有LC滤波电路。
当***负载发生变化时，利用DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理，得到低频部分，由锂蓄电池对低频部分功率进行补偿，剩余的高频部分功率由超级电容器进行补偿。
进一步地，所述超级电容器及所述锂蓄电池均采用电压电流双闭环方式进行控制。所述电压电流双闭环方式为电流内环、电压外环方式。
本发明提供的混合储能直流微电网离网的控制方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：
1)本发明设计的微电网混合储能***通过DC-DC变换器将锂蓄电池与超级电容器进行并联，通过DC-DC变换器进行功率分配，限定锂蓄电池SOC状态，DC-DC变换器中的LC滤波电路能够加快混合储能***对于负载变化的响应速度，同时相比于数字滤波器，采用DC-DC变换器进行滤波处理成本更低；当***负载发生变化时，DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理，得到低频部分，由锂蓄电池对低频部分功率进行补偿，剩余的高频部分功率由超级电容器进行补偿，可加快混合储能***对于负载变化的响应速度，进而有效解决负载变化而引起的母线电压波动问题。
2)超级电容器及锂蓄电池部分均采用电压电流双闭环方式来进行控制，即电流内环、电压外环的方式，能够进一步保障电压、电流的稳定。
附图说明
图1为实施例中混合储能直流微电网离网的控制方法的原理示意图；
图2为实施例中孤岛运行模式下直流微电网混合储能控制策略***仿真图；
图3为实施例中直流母线电压的仿真结果图；
图4为实施例中蓄电池电流Ibat和超级电容电流Isc的仿真结果图；
图5为实施例中超级电容器输出电流、输出电压、SOC的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
微电网母线电压的稳定性是衡量微电网***稳定运行的重要标志，母线电压可由式(1)表示。
Figure BDA0003193615110000031
式中：U为母线电压，C为母线电容，Pdc为母线电容充电功率，母线充电功率Pdc是影响母线电压的重要参数，可由式(2)表达：
Pdc＝P±Pbat±Psc-Pload (2)
式中：P为电站输出功率，Pbat为锂蓄电池输出/输入功率，Psc为超级电容器输出/输入功率，Pload为负载所需功率。
本发明所设计的直流微电网孤岛运行模式下的混合储能直流微电网离网的控制方法最重要的控制目的便是稳定母线电压，同时为了保证锂蓄电池的工作性能，提升其循环寿命，通过超级电容器性能对蓄电池SOC状态进行优化也是设计目的所在。
具体地，在本发明提供的混合储能直流微电网离网的控制方法中，将直流微电网锂蓄电池与超级电容器通过DC-DC变换器进行并联，所采用的连接方式为双功率变换器连接。直流微电网孤岛运行模式下的混合储能控制策略***构成如图1所示。直流母线与分布式电站、直流负载分别连接，此外，直流微电网的锂蓄电池与一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，超级电容器与另一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，锂蓄电池与其连接的DC-DC变换器构成的支路与超级电容器与其连接的DC-DC变换器构成的支路并联。各DC-DC变换器分别设有LC滤波电路。
上述所设计的混合储能功率分配方式是以DC-DC变换器来取代传统数字滤波方式，DC-DC变换器中的LC滤波电路能够加快混合储能***对于负载变化的响应速度，同时相比较数字滤波器，采用DC-DC变换器进行滤波处理成本更低。
当***负载发生变化时，DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理，得到低频部分，由锂蓄电池对低频部分功率进行补偿，剩余的高频部分功率由超级电容器进行补偿。超级电容器及锂蓄电池部分均采用电压电流双闭环方式来进行控制，即电流内环、电压外环的方式，从而保障电压、电流的稳定。
为验证上述方法的有效性，本实施例通过Matlab/Simulink软件进行仿真平台搭建，图2为所搭建的直流微电网孤岛运行模式下混合储能控制策略***图。负载部分由受控电流源进行代替，直流微电网母线电压初始值设置为400V，初始负载电流为-20A，混合储能***处于充电状态，t＝0.5s时负载电流突变为20A，t＝1s时，负载电流突变为-10A，***仿真时间为1.6s，同时锂蓄电池SOC状态限制为20％～80％，当锂蓄电池处于过充过放状态时DC-DC变换器断开，由超级电容器单独工作。
直流母线电压随仿真时间变化如图3所示，母线电压基本呈稳定趋势，当负载电流发生突变时，母线电压发生波动，并在极短时间内恢复至400V，当***由充电状态转至为负载输电状态时，母线电压波动趋势为电压降低；当***由为负载输电状态转至充电状态时，母线电压波动趋势为电压上升，且电压波动程度与突变电流大小呈正相关。
图4为锂蓄电池及超级电容器输出电流变化图，其中Ibat为蓄电池电流，Isc为超级电容电流，两者电流在初始波动后保持在-12A，在0.5s负载变化前保持不变，0.5s负载产生变化时，由于高频部分功率由超级电容器补偿，低频部分由锂蓄电池补偿，超级电容器输出电流波动较大，在0.61s时两者稳定在12A，在1s时负载产生变化，超级电容器及锂蓄电池输出电流产生波动，在1.1s时恢复稳定并保持在8A。
如图5所示，超级电容器在仿真过程中随负载变化由充电状态转至放电状态再转至充电状态，超级电容器SOC状态最小值为82.985％、最大值为83.006％，两者差值为0.021％。锂蓄电池在仿真过程中随负载变化由充电状态转至放电状态再转至充电状态，锂蓄电池SOC最小值为80％、最大值为80.005％，两者差值为0.005％。锂蓄电池在整个仿真过程中SOC变化值及输出电流波动幅度都远小于超级电容器，表明所设计的混合储能***能够有效的减少锂蓄电池充放电变化，避免过充过放现象的发生。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换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以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，将与直流母线连接的直流微电网的锂蓄电池、超级电容器通过DC-DC变换器进行并联，并采用双功率变换器方式进行连接，当***负载发生变化时，利用DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理。
2.根据权利要求1所述的混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，直流母线与分布式电站、直流负载分别连接，锂蓄电池与一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，超级电容器与另一个DC-DC变换器串联后连接直流母线，锂蓄电池与其连接的DC-DC变换器构成的支路与超级电容器与其连接的DC-DC变换器构成的支路并联。
3.根据权利要求2所述的混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，各DC-DC变换器分别设有LC滤波电路。
4.根据权利要求3所述的混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，当***负载发生变化时，利用DC-DC滤波器进行输出功率的滤波处理，得到低频部分，由锂蓄电池对低频部分功率进行补偿，剩余的高频部分功率由超级电容器进行补偿。
5.根据权利要求1所述的混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，所述超级电容器及所述锂蓄电池均采用电压电流双闭环方式进行控制。
6.根据权利要求5所述的混合储能直流微电网离网的控制方法，其特征在于，所述电压电流双闭环方式为电流内环、电压外环方式。
CN202110884723.2A 2021-08-03 2021-08-03 一种混合储能直流微电网离网的控制方法 Pending CN113629694A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110884723.2A CN113629694A (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种混合储能直流微电网离网的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110884723.2A CN113629694A (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种混合储能直流微电网离网的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113629694A true CN113629694A (zh) 2021-11-09

Family

ID=78382396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110884723.2A Pending CN113629694A (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种混合储能直流微电网离网的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113629694A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117614047A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 西安为光能源科技有限公司 一种中压直挂数据中心供电***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184159A (zh) * 2014-06-28 2014-12-03 广东元景能源股份有限公司 光储分布式微网***中多元储能的协同调度策略
CN104218658A (zh) * 2014-09-18 2014-12-17 上海电力学院 一种微电网混合储能***控制方法
CN106451509A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 山西大学 基于复合储能的能量管控优化方法
CN107181275A (zh) * 2017-06-13 2017-09-19 湖南大学 一种含分布式储能***的光伏直流微网控制方法
CN107276064A (zh) * 2017-07-17 2017-10-20 天津理工大学 一种基于adrc控制的锂电池与超级电容混合储能***的工作方法
CN107482614A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 南京国电南自电网自动化有限公司 适用于离网型直流微电网电压控制的混合储能控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184159A (zh) * 2014-06-28 2014-12-03 广东元景能源股份有限公司 光储分布式微网***中多元储能的协同调度策略
CN104218658A (zh) * 2014-09-18 2014-12-17 上海电力学院 一种微电网混合储能***控制方法
CN106451509A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 山西大学 基于复合储能的能量管控优化方法
CN107181275A (zh) * 2017-06-13 2017-09-19 湖南大学 一种含分布式储能***的光伏直流微网控制方法
CN107276064A (zh) * 2017-07-17 2017-10-20 天津理工大学 一种基于adrc控制的锂电池与超级电容混合储能***的工作方法
CN107482614A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 南京国电南自电网自动化有限公司 适用于离网型直流微电网电压控制的混合储能控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
敦若楠等: ""基于混合储能的直流微网母线电压控制策略"" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117614047A (zh) * 2024-01-24 2024-02-27 西安为光能源科技有限公司 一种中压直挂数据中心供电***
CN117614047B (zh) * 2024-01-24 2024-03-29 西安为光能源科技有限公司 一种中压直挂数据中心供电***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110474354B (zh) 含锂电池和超级电容的微电网孤岛运行模式协调控制方法
CN110556856B (zh) 不依赖通信的多模式电能路由器及其无缝切换控制方法
CN102983589B (zh) 一种基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制方法
CN107222013A (zh) 独立光伏混合储能***能量控制方法
CN106208113B (zh) 一种基于荷电状态的混合储能分层协调控制方法
CN107579698A (zh) 一种光伏电站储能方法
CN104810858A (zh) 一种光储微电网并网发电***的控制方法
CN104362656A (zh) 一种基于混合储能vsi平抑微网功率波动的控制方法
CN104300567A (zh) 一种平抑间歇性电源功率波动的混合储能控制方法
CN111900710B (zh) 一种并网型直流微电网协调控制方法
CN105429128A (zh) 基于混合储能的直流微网母线电压控制策略
CN113725856B (zh) 一种基于混合储能和晶闸管的多功能电能质量治理装置
CN109245160B (zh) 一种平抑光伏功率波动的光储并网控制方法及装置
CN108767872A (zh) 一种应用于风光混合储能微网***的模糊控制方法
CN113541287A (zh) 一种直流微电网光伏发电混合储能***及控制策略
CN113809733A (zh) 光储***直流母线电压与超级电容荷电管理控制方法
Pan et al. Energy coordinated control of DC microgrid integrated incorporating PV, energy storage and EV charging
CN113629694A (zh) 一种混合储能直流微电网离网的控制方法
Li et al. A dynamic and cooperative control strategy for multi-hybrid energy storage system of DC microgrid based on SOC
Jin et al. A new control strategy of dc microgrid with photovoltaic generation and hybrid energy storage
CN116599101A (zh) 基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法及***
CN116914791A (zh) 基于混合储能***在微网***的功率流动逻辑控制方法
Jidong et al. Coordination control strategy for multi-mode photovoltaic and energy storage DC micro-grid
CN105226682A (zh) 一种混合储能平抑光伏功率波动方法
CN112952883B (zh) 一种分布式储能***的充电控制方法及***

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