一種電池儲能與發電機協調控制方法技術

本發明專利技術公開了一種電池儲能與發電機協調控制方法，包括分布式電源、儲能系統、儲能與柴油發電機協調控制和雙電源無縫切換控制四個部分。本發明專利技術對含有常規柴油發電機和電池儲能的獨立交流微網系統，提出了柴油發電機和儲能電池的協調控制方法。通過在傳統下垂控制中引入輔助功率控制信號，當系統內運行的柴油發電機出現過流時，利用儲能系統分擔超出額定功率的部分，可以防止柴油發電機長時間過流引起的系統崩潰，提高了系統穩定性。同時提出了柴油發電機和儲能電池雙主電源的切換控制策略和控制流程，通過在儲能控制器中引入補償項，實現了雙主電源的無縫切換。

Battery energy storage and generator coordinated control method

The invention discloses a method for coordinated control of a battery energy storage and a generator, which comprises four parts: a distributed power supply, an energy storage system, a coordinated control of energy storage and a diesel generator, and a seamless switching control of a double power supply. The invention provides a coordinated control method for a diesel generator and an energy storage battery for an independent AC microgrid system comprising a conventional diesel generator and a battery storage energy. Through the introduction of auxiliary power in the traditional droop control in the control signal, when the diesel generator system to run the over-current, using energy storage system shares exceed the rated power of diesel generator, can prevent the long time flow system collapse, improve system stability. At the same time, the switching control strategy and control flow of the dual main power supply of diesel generator and energy storage battery are put forward. Through the introduction of compensation term in the energy storage controller, the seamless switching of the dual main power supply is realized.

【技術實現步驟摘要】
一種電池儲能與發電機協調控制方法所屬
本專利技術涉及一種電池儲能和發電機系統，尤其涉及一種電池儲能與發電機協調控制方法。
技術介紹
獨立微網系統是指與大電網隔離、獨立運行的小型電力系統，以偏遠地區或者海島為主要供電對象，并充分利用可再生能源發電，如風力發電、光伏發電(photovoltaic，PV)、波浪能發電等。圍繞著小型獨立微網系統中多分布式電源的協調控制和能量管理技術，國內外學術界和工程界開展了大量研究，并建設了多個具有代表性的示范工程。為了有效提高獨立微網系統的供電可靠性，需要在系統中配置傳統的柴油發電機，當儲能容量過低，可再生能源出力無法滿足負荷的情況下，啟動柴油發電機。當儲能系統容量在正常運行范圍內時，可以與風力發電、光伏發電一起為負荷供電。當柴油發電機開啟時，可以選擇將儲能系統退出運行，也可以盡量將柴油機運行在額定功率下，多余功率給電池充電。為了實現一定的經濟效益，獨立微網系統中的柴油發電機不再是單臺大容量機組，而是選擇多臺相對小容量的機組，根據負荷實際需求，開啟一臺或者多臺柴油機組。蓄電池儲能系統作為微網內的主電源時，儲能用并網變流器工作在獨立運行模式，控制出口側交流母線電壓幅值和頻率恒定。
技術實現思路
為了克服獨立微網中，蓄電池和柴油發電機協調控制上存在的難題，本專利技術提出一種電池儲能與發電機協調控制方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是。本專利技術提出了柴油發電機和儲能系統的協調控制方法，包括柴油發電機作為主電源時，儲能系統的輔助功率控制，以及獨立微網系統中柴油發電機和儲能系統雙主電源的無縫切換控制策略。電池儲能與發電機協調控制方法包括分布式電源、儲能系統、儲能與柴油發電機協調控制和雙電源無縫切換控制四個部分。所述分布式電源包括永磁直驅風力發電機、光伏發電和柴油發電機。所述儲能系統是根據并網變流器的直流電壓范圍和儲能系統的設計容量，將電池經過一定的方式(串并聯)連接后，經變流器并網。所述儲能與柴油發電機協調控制是上層協調控制單元分別向柴油發電機和儲能裝置下達并網運行指令和功率分配指令，并實現儲能與柴油機組之間的協調控制。所述雙電源無縫切換控制是柴油發電機作為主電源時，儲能采用電流控制模式，柴油發電機退出運行時，儲能變流器的運行和控制模式應滿足無縫切換的需求。本專利技術的有益效果是：本專利技術對含有常規柴油發電機和電池儲能的獨立交流微網系統，提出了柴油發電機和儲能電池的協調控制方法。通過在傳統下垂控制中引入輔助功率控制信號，當系統內運行的柴油發電機出現過流時，利用儲能系統分擔超出額定功率的部分，可以防止柴油發電機長時間過流引起的系統崩潰，提高了系統穩定性。同時提出了柴油發電機和儲能電池雙主電源的切換控制策略和控制流程，通過在儲能控制器中引入補償項，實現了雙主電源的無縫切換。附圖說明圖1柴油發電機控制原理。圖2儲能系統電流控制。圖3儲能系統電壓控制。圖4協調控制系統。圖5雙電源無縫切換控制。具體實施方案圖1中，柴油發電機通過自動電壓調節模塊控制其端口電壓，通過調速模塊維持發電機轉速恒定。主控制單元負責柴油發電機組之間的同期并列和有功、無功功率的分配。儲能用變流器主要存在電壓控制和電流控制2種控制模式。圖2中，柴油發電機啟動后，儲能用變流器工作在電流模式，由柴油發電機提供電壓和頻率參考。當柴油發電機退出運行時，儲能變流器工作在電壓控制模式，維持微網內的電壓幅值和頻率恒定。圖3中，變流器輸出頻率(50Hz)由控制器內部的正弦參考信號生成，該信號作為定向參考矢量，將同步旋轉坐標系的軸定向于該矢量方向，是d軸同軸的夾角，即為參考矢量的相角。圖4中，柴油機通過同期并網開關實現與交流系統的同期并列。解列開關用于實現儲能系統與柴油發電機組之間的無縫切換。上層協調控制單元分別與儲能并網逆變器主控制單元、柴油發電機控制單元通訊，向單臺柴油發電機下達并網運行指令和功率分配指令，并實現儲能與柴油機組之間的協調控制。在正常運行范圍內，由于負荷或者可再生能源波動，將會引起系統頻率、電壓波動。采用基于f-P、V-Q下垂控制的儲能裝置可以有效抑制上述波動，提高用戶電能質量。為了防止由于儲能的頻繁充放電，因此在下垂控制中增加調節死區，允許系統頻率和電壓在該死區范圍內波動，儲能不參與調節。正常運行時，為零，當檢測到當前運行柴油機超過額定容量的90%一定時間后，超出功率部分作為儲能的附加控制信號，從而將部分負荷轉移給儲能系統。同時啟動處于冷備用的柴油發電機，并按照一定的功率分配原則下達調節指令，按照等容量均分原則為已開啟機組的當前出力，同時將儲能系統的輔助功率信號設置為零。當系統負荷突然下降時，則可以關閉一臺機組。柴油發電機作為主電源時，儲能采用電流控制模式；當柴油發電機因燃料不足或需維護等因素需退出運行時，儲能變流器需采用電壓控制模式，維持系統內電壓和頻率穩定。柴油發電機退出運行時，為保證本地負荷的不間斷供電，儲能變流器的運行和控制模式應滿足無縫切換的需求。圖5中，為避免因開關動作延時造成的電壓偏差，當變流器控制模式切換為獨立模式時，參考電壓幅值和相位仍由解列點處柴油發電機的電壓幅值和相位決定。柴油發電機退出運行之前，輸入到微網內的有功功率越大，將柴油機與微網交流母線斷開后對儲能系統的沖擊越大，對微網穩定運行影響越大。因此儲能變流器運行模式切換時，應首先盡量減小切換前流過開關的電流，并將其減小至某一設定值。當開關斷開后，變流器輸出頻率參考切換為控制器內部的正弦參考信號。為了消除因變流器電壓控制調節作用對其輸出電流所造成的影響，即為了達到在過渡過程內變流器輸出電流不發生變化的目的。圖5中采用的控制器補償算法，既可以工作于電壓控制模式，也可以工作于電流控制模式。在運行模式切換過程中，電壓外環控制項起作用，將模式切換前的電流參考值、作為補償項加入到電壓環PI控制器的輸出中，保證控制模式切換前后變流器的輸出功率不會突變。加入補償控制項，能夠抑制變流器輸出電流在運行模式切換時出現的不正常下降過程，保證變流器出口電壓幅值和相位不突變，避免運行模式快速切換過程中易出現的過流現象。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池儲能與發電機協調控制方法，其特征在于：包括分布式電源、儲能系統、儲能與柴油發電機協調控制和雙電源無縫切換控制四個部分。

【技術特征摘要】
1.一種電池儲能與發電機協調控制方法，其特征在于：包括分布式電源、儲能系統、儲能與柴油發電機協調控制和雙電源無縫切換控制四個部分。2.如權利要求1所述的電池儲能與發電機協調控制方法，其特征在于所述分布式電源包括永磁直驅風力發電機、光伏發電和柴油發電機。3.如權利要求1所述的電池儲能與發電機協調控制方法，其特征在于所述儲能系統是根據并網變流器的直流電壓范圍和儲能系統的設計容量，將電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏瑩，
申請(專利權)人：魏瑩，
類型：發明
國別省市：遼寧,21