一种混合储能系统和微电网系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种混合储能系统和微电网系统，用以解决在现有的混合储能系统中，由于需要由能量管理单元来确定蓄电池充放电功率和超级电容的充放电功率，从而导致的系统实现较复杂的问题。该系统中的第一类双向功率变换器，在母线上的物理参数的参数值发生变化时，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度；直至物理参数的参数值等于第一参数值或者等于第二参数值时，对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度不再改变；第二类双向功率变换器，用于在参数值到达预设范围的边界值时，对第二类储能器件进行充放电，使得参数值维持在预设范围的边界值，第一参数值和第二参数值均位于所述预设范围内。

Hybrid energy storage system and micro grid system

The embodiment of the invention provides a hybrid energy storage system and micro grid system, in order to solve the existing in the hybrid storage system can, due to the need by the energy management unit to determine the charge and discharge power battery charge and discharge power and super capacitor, more complex problems which lead to the realization of the system. The first kind of bi-directional power converter in the system parameters, physical parameters in the bus on the value of the change, change for the first charge discharge speed of the device to charge and discharge the charge and discharge rate according to changes in the default rate; parameters until the physical parameters of the numerical value is equal to a reference or the equivalent of second parameters value, can charge and discharge speed of the device to charge and discharge the no change for the first type of storage; the second bidirectional power converter used in the parameter value reaches the preset range boundary value, second kinds of energy storage devices for charge and discharge, the parameter value is maintained at a preset range boundary value, and second numerical parameters the first parameter values are located in the preset range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种混合储能系统和微电网系统。
技术介绍
目前在海岛及偏远地区，一般采用微电网供电，即主要依靠光伏发电、风力发电、潮汐发电等新型能源发电。因为这些新能源的间歇性，这些新能源并不能提供持续可靠的电源，因此，微电网系统中需要储能系统以维持电能的稳定。目前，一般采用蓄电池和超级电容组成混合储能系统，蓄电池能量密度高，但频繁地大电流充放电会缩短其寿命，而超级电容充放电功率大，循环寿命长，但能量密度小。采用蓄电池和超级电容组成混合储能系统可以充分利用蓄电池和超图1所示的微电网系统包括混合储能系统11、负载12、光伏发电系统13、风力发电系统14，其中，混合储能系统11包括蓄电池、超级电容、能量管理单元15、与蓄电池和直流/交流母线相连的双向功率变换器1、与超级电容和直流/交流母线相连的双向功率变换器2，其中，能量管理单元15分别获取风力发电系统输出到直流/交流母线的功率Pw，光伏发电系统13输出到直流/交流母线的功率Pv，负载12消耗的功率Pl，从而确定储能系统11的充放电功率Pw+Pv-Pl(当Pw+Pv-Pl大于0时，确定储能系统11的充电功率；当Pw+Pv-Pl小于0时，确定储能系统11的放电功率)；并将确定的充放电功率进行低通滤波，得到蓄电池充放电功率，然后将确定的充放电功率与蓄电池的充放电功率之差作为超级电容的充放电功率；双向功率变换器1根据蓄电池的充放电功率
对蓄电池进行充放电，双向功率变换器2根据超级电容的充放电功率对超级电容进行充放电。也就是说，在确定充放电功率之后，确定的充放电功率中的高频部分作为蓄电池充放电功率，确定的充放电功率中的低频部分作为超级电容的充放电功率。能量管理单元需要采集各输入源和负载的电流、电压，计算出各种源和负载的功率，再经过滤波才能得到蓄电池和超级电容的功率给定。这就需要增加电流、电压采样电路或在输入源、负载和能量管理单元间增加高速通讯线才能实现，而且能量管理单元和双向功率变换器1、双向功率变换器2之间也需要有高速的通信线。系统实现较复杂，硬件成本高，而且通信线易受干扰，可靠性较差。此外，由于各单元电路之间需要有信号线连接，摆放位置受限，不利于在应用于分布式发电场合的应用。综上所述，在现有的混合储能系统中，需要由能量管理单元来确定蓄电池充放电功率和超级电容的充放电功率，这会导致系统实现较复杂，通信线易受干扰，可靠性较差，并限制采用混合储能系统的电网系统应用场合。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种混合储能系统和微电网系统，用以解决在现有的混合储能系统中，由于需要由能量管理单元来确定蓄电池充放电功率和超级电容的充放电功率，这会导致系统实现较复杂，限制了采用混合储能系统的电网系统应用场合。基于上述问题，本专利技术实施例提供的一种混合储能系统，包括第一类双向功率变换器、第一类储能器件、第二类双向功率变换器和第二类储能器件；所述第一类双向功率变换器，用于获取母线上的物理参数的参数值，并在所述参数值发生变化时，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度；直至所述物理参数的参数值等于第一参数值或者等于第二参数值时，对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度不再改变；所述
第二类双向功率变换器，用于获取所述物理参数的参数值，并在所述参数值到达预设范围的边界值时，对第二类储能器件进行充放电，使得所述参数值维持在预设范围的边界值，所述第一参数值和所述第二参数值均位于所述预设范围内。本专利技术实施例提供的一种微电网系统，包括本专利技术实施例提供的混合储能系统。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的混合储能系统中的第一类双向功率变换器在母线上的物理参数的参数值发生变化时控制第一类储能器件对母线上的物理参数的参数值的变化进行慢速响应，从而避免第一类储能器件的充放电电流变化速度过快，第二类双向功率变换器在所述参数的参数值达到预设范围的边界值时控制第二类储能器件对所述物理参数的参数值的变化进行快速响应，从而确保所述参数值不会超出预设范围，由于该混合储能系统中不需要能量管理单元，因此简化了系统的结构，提高了系统的抗干扰性和可靠性，扩展了采用混合储能系统的电网系统应用场合。附图说明图1为现有技术中的微电网系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的混合储能系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的混合储能系统应用在实际中时，随着负载消耗的功率与发电系统输出的功率的变化，直流母线上的电压的变化，第一类双向功率变换器的电流的变化以及第二类双向功率变换器的电流的变化的示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供的混合储能系统中的第一类双向功率变换器在母线上的物理参数的参数值发生变化时控制第一类储能器件对母线上的物理参数的
参数值的变化进行慢速响应，第二类双向功率变换器在所述参数的参数值达到预设范围的边界值时控制第二类储能器件对所述物理参数的参数值的变化进行快速响应，这样既可以避免第一类储能器件的充放电电流变化速度过快，又可以确保所述参数值不会超出预设范围，并且还不需要能量管理单元，从而在系统性能不变的情况下简化了系统的结构。下面结合说明书附图，对本专利技术实施例提供的一种混合储能系统和微电网系统的具体实施方式进行说明。本专利技术实施例提供的一种混合储能系统，如图2所示，包括第一类双向功率变换器21、第一类储能器件22、第二类双向功率变换器23和第二类储能器件24；第一类双向功率变换器21，用于获取母线25上的物理参数的参数值，并在所述参数值发生变化时，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件22进行充放电时的充放电速度；直至所述物理参数的参数值等于第一参数值或者等于第二参数值时，对第一类储能器件22进行充放电时的充放电速度不再改变；第二类双向功率变换器23，用于获取所述物理参数的参数值，并在所述参数值到达预设范围的边界值时，对第二类储能器件24进行充放电，使得所述参数值维持在预设范围的边界值，所述第一参数值和所述第二参数值均位于所述预设范围内。其中，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件22进行充放电时的充放电速度包括两种情况，第一种情况是：按照预设的充电速度的变化率改变对第一类储能器件22进行充电时的充电速度；第二种情况是：按照预设的放电速度的变化率改变对第一类储能器件22进行放电时的放电速度。图2中还包括发电系统26和负载27，其中发电系统26可以是风电系统，也可以是太阳能发电系统，还可以是其它的能够把其它能量转换为电能的系统。在本专利技术实施例提供的储能系统中，当所述第一类储能器件向所述母线上输出的功率与发电系统输出到所述母线上的功率之和等于所述负载消耗的功率时，所述母线上的物理参数的参数值为第二参数值；当所述第一类储能器件从所述母线上吸收的功率与所述负载消耗的功率之和等于发电系统输出到所述母线上的功率时，所述物理参数的参数值为第一参数值。其中，第一参数值大于第二参数值，且第一参数值和第二此参数值均在预设范围内。其中，第一类储能器件的能量密度高于第二类储能器件的能量密度。在实际中，第一类储能器件可以为蓄电池，如铅酸蓄电池、锂电池等，第一类储能器件的特点是能量密度高，但是频繁地大电流充电、放电会缩短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合储能系统，其特征在于，包括第一类双向功率变换器、第一类储能器件、第二类双向功率变换器和第二类储能器件；所述第一类双向功率变换器，用于获取母线上的物理参数的参数值，并在所述参数值发生变化时，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度；直至所述物理参数的参数值等于第一参数值或者等于第二参数值时，对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度不再改变；所述第二类双向功率变换器，用于获取所述物理参数的参数值，并在所述参数值到达预设范围的边界值时，对第二类储能器件进行充放电，使得所述参数值维持在预设范围的边界值，所述第一参数值和所述第二参数值均位于所述预设范围内。

【技术特征摘要】
1.一种混合储能系统，其特征在于，包括第一类双向功率变换器、第一类储能器件、第二类双向功率变换器和第二类储能器件；所述第一类双向功率变换器，用于获取母线上的物理参数的参数值，并在所述参数值发生变化时，按照预设的充放电速度的变化率改变对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度；直至所述物理参数的参数值等于第一参数值或者等于第二参数值时，对第一类储能器件进行充放电时的充放电速度不再改变；所述第二类双向功率变换器，用于获取所述物理参数的参数值，并在所述参数值到达预设范围的边界值时，对第二类储能器件进行充放电，使得所述参数值维持在预设范围的边界值，所述第一参数值和所述第二参数值均位于所述预设范围内。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一类双向功率变换器具体用于：获取母线上的物理参数的参数值；在所述物理参数的参数值大于第一参数值、且对第一类储能器件充电时，按照预设的充电速度的变化率增大对第一类储能器件充电的充电速度，直至所述物理参数的参数值等于第一参数值时，对第一类储能器件进行充电时的充电速度不再改变。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一类双向功率变换器具体用于：获取母线上的物理参数的参数值；在所述物理参数的参数值小于第一参数值、且对第一类储能器件充电时，按照预设的充电速度的变化率减小对第一类储能器件充电的充电速度，直至所述物理参数的参数值等于第一参数值时，对第一类储能器件进行充电时的充电速度不再改变。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一类双向功率变换器还用于：若第一类储能器件充电的充电速度减小为零时，所述物理参数的参数值还小于所述第一参数值，则按照预设的放电速度的变化率增大对第一类储能器件放电的放电速度，直至所述物理参数的参数值等于所述第二参数值。5.如权利要求1所述的系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷彪，张强，朱春辉，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44