一种超大规模混合储能功率均衡控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，包括：多电平逆变器MMC、模块化多电平逆变器状态评估单元、网络信道CAN，功率均衡控制器、混合储能MMC出力优化单元；模块化多电平逆变器MMC，用于将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容可以存储的形式；模块化多电平逆变器状态评估单元，用于评估各个模块化多电平逆变器的荷电状态；网络信道CAN，用于各个模块化多电平逆变器间的通讯；功率均衡控制器，用于使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器荷电状态一致；混合储能MMC出力优化单元，用于合理分配超级电容及储能电池参与工作的概率，解决现有技术导致的储能电池寿命短，且储能电池之间的功率分配不均的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超大规模混合储能功率均衡控制系统及方法
本申请涉及超大规模储能
，具体涉及一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，同时涉及一种超大规模混合储能功率均衡控制方法。
技术介绍
随着化石化石燃料的日益枯竭，风电、光伏等新能源技术的不断应用，新能源发电的间歇性、随机性以及惯量小等问题日益突出，严重的影响着电网的稳定性。而大规模储能技术的应用则是解决这一问题的主要技术手段之一。而现有的锂电池大规模储能技术在面对幅值大且波动剧烈的充放电电流时会大大缩短锂电池的寿命，除此之外，储能电池功率分配不均等问题十分突出。
技术实现思路
本申请提供一种超大规模混合储能功率均衡控制系统及方法，解决现有技术导致的储能电池寿命短，且储能电池之间的功率分配不均的问题。本申请提供一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，包括：多电平逆变器MMC、模块化多电平逆变器状态评估单元、网络信道CAN，功率均衡控制器、混合储能MMC出力优化单元；模块化多电平逆变器MMC，用于将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容存储的形式，并且将存储的电能转化为交流电以供电网调配；模块化多电平逆变器状态评估单元，用于评估各个模块化多电平逆变器MMC的荷电状态，并根据荷电状态和目标功率对每个模块化多电平逆变器的计划出力进行估算；功率均衡控制器，用于产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器MMC荷电状态一致；混合储能MMC出力优化单元，用于分配超级电容及储能电池的出力，控制模块化多电平逆变器MMC的输出。优选的，还包括：网络信道CAN，用于各个模块化多电平逆变器间的通讯。优选的，模块化多电平逆变器MMC的上下桥臂分别有多个储能模块，且上下桥臂的储能电池与超级电容相互交叉分布；储能电池与超级电容根据目标特性的不同相互独立工作。优选的，模块化多电平逆变器MMC的功能，还包括：将能量存储和高电压输出，以便于能量管理。优选的，功率均衡控制器，包括两个控制层，二级控制层的功率均衡控制器产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器荷电状态一致；本地控制层用于产生相应的脉冲信号。本申请同时提供一种超大规模混合储能功率均衡控制方法，包括：通过模块化多电平逆变器状态估算单元，估算各个模块化多电平逆变器的荷电状态；功率均衡控制器，产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器MMC荷电状态一致；混合储能MMC出力优化单元根据目标功率的特点以及各个电压不平衡度协调分配混合储能MMC中超级电容和储能电池的出力，控制MMC输出相应电压电流。优选的，通过模块化多电平逆变器状态估算单元，估算各个模块化多电平逆变器的荷电状态，包括：根据模块化多电平逆变器MMC的输出电压和模块化多电平逆变器的桥臂子模块的电容电压计算储能单元的荷电状态。本申请提供一种超大规模混合储能功率均衡控制系统及方法，通过模块化多电平逆变器，将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容存储的形式，并且将存储的电能转化为电网可以利用的交流电以供电网调配；模块化多电平逆变器状态估算单元，用于估算各个模块化多电平逆变器的荷电状态，并根据荷电状态和目标功率对每个模块化多电平逆变器的计划出力进行估算，功率均衡控制器，用于产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器荷电状态一致，混合储能MMC出力优化单元，用于合理分配超级电容及储能电池参与工作的概率，解决现有技术导致的储能电池寿命短，且储能电池之间的功率分配不均的问题。附图说明图1是本申请涉及的一种超大规模混合储能功率均衡控制系统结构框图；图2是本申请提供的混合储能多电平模块化逆变器MMC结构示意图；图3是本申请涉及的功率均衡控制器与本地控制器的结构框图；图4是本申请涉及的混合储能MMC出力优化单元结构示意图；图5是本申请提供的一种超大规模混合储能功率均衡控制方法的流程示意图；图6是本申请涉及的混合储能MMC出力优化单元工作流程图；图7是本申请涉及的在功率均衡控制系统作用下4组MMC充放电时荷电状态的变化情况示意图；图8是本申请涉及的在功率均衡控制系统作用下4组MMC充放电时出力分配情况示意图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。图1为本申请提供的一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，包括：多电平逆变器MMC、模块化多电平逆变器状态评估单元、网络信道CAN，功率均衡控制器、混合储能MMC出力优化单元；模块化多电平逆变器MMC，用于将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容可以存储的形式，并且将存储的电能转化为电网可以利用的交流电以供电网调配；混合储能多电平模块化逆变器原理如图2所示。模块化多电平逆变器MMC的上下桥臂分别有多个储能模块，且上下桥臂的储能电池与超级电容相互交叉分布；储能电池与超级电容根据目标特性的不同相互独立工作。模块化多电平逆变器MMC的功能，还包括，将大规模的能量存储和高电压输出，以便于能量管理。模块化多电平逆变器状态评估单元，用于评估各个模块化多电平逆变器的荷电状态，并根据荷电状态和目标功率对每个模块化多电平逆变器的计划出力进行估算；网络信道CAN，用于各个模块化多电平逆变器间的通讯；功率均衡控制器(能量均衡控制器)，用于产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器荷电状态一致；功率均衡控制器，包括两个控制层，二级控制层的功率均衡控制器产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又可以使各个模块化多电平逆变器荷电状态一致；本地控制层用于产生相应的PWM信号。二级控制层的功率均衡控制器与本地控制层控制器的结构如图3所示。混合储能MMC出力优化单元，用于合理分配超级电容及储能电池参与工作的概率。混合储能MMC出力优化单元结构如图4所示。基于同一专利技术构思，本申请同时提供一种超大规模混合储能功率均衡控制方法，其方法流程如图5所示，包括：步骤S101，通过模块化多电平逆变器状态估算单元，估算各个模块化多电平逆变器的荷电状态。首先，获取各个区域储能电池组之间的信号流通关系。通过建立储能节点的物理模型和超大规模混合储能系统的网络模型；通过所述物理模型和网络模型获取各个区域储能电池组之间的信号流通关系，具体包括：将储能MMC间的通信连接考虑为边ε,将一个储能MMC考虑为能量节点v，构建超大规模混合储能系统的有向图G(v,ε)；(1)第i个储能单元中电池和超级电容的电能容量为电池和超级电容的有功输出为,荷电状态为则定义能量节点的动态模型为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，其特征在于，包括：多电平逆变器MMC、模块化多电平逆变器状态评估单元、网络信道CAN，功率均衡控制器、混合储能MMC出力优化单元；/n模块化多电平逆变器MMC，用于将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容存储的形式，并且将存储的电能转化为交流电以供电网调配；/n模块化多电平逆变器状态评估单元，用于评估各个模块化多电平逆变器MMC的荷电状态，并根据荷电状态和目标功率对每个模块化多电平逆变器的计划出力进行估算；/n功率均衡控制器，用于产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器MMC荷电状态一致；/n混合储能MMC出力优化单元，用于分配超级电容及储能电池的出力，控制模块化多电平逆变器MMC的输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种超大规模混合储能功率均衡控制系统，其特征在于，包括：多电平逆变器MMC、模块化多电平逆变器状态评估单元、网络信道CAN，功率均衡控制器、混合储能MMC出力优化单元；
模块化多电平逆变器MMC，用于将交流电网上的电能转化成储能电池和超级电容存储的形式，并且将存储的电能转化为交流电以供电网调配；
模块化多电平逆变器状态评估单元，用于评估各个模块化多电平逆变器MMC的荷电状态，并根据荷电状态和目标功率对每个模块化多电平逆变器的计划出力进行估算；
功率均衡控制器，用于产生控制信号使整体储能子站在满足目标功率的同时又使各个模块化多电平逆变器MMC荷电状态一致；
混合储能MMC出力优化单元，用于分配超级电容及储能电池的出力，控制模块化多电平逆变器MMC的输出。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
网络信道CAN，用于各个模块化多电平逆变器间的通讯。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，模块化多电平逆变器MMC的上下桥臂分别有多个储能模块，且上下桥臂的储能电池与超级电容相互交叉分布；
储能电池与超级电容根据目标特性的不同相互独立工作。

【专利技术属性】
技术研发人员：李相俊，闫士杰，王上行，贾学翠，王立华，杨水丽，徐少华，全慧，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，东北大学，国网辽宁省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11