一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，该优化方法首先在风功率预测的基础上对风功率分段平均，将分段平均功率作为风储联合系统功率平抑后的初始目标功率；其次根据双蓄电池组的荷电状态修正目标功率，用修正功率改善运行过程中双电池充放电能量不平衡状态；最后根据修正功率与风力发电机组实时功率确定双蓄电池组的充放电功率，控制双蓄电池组的充放电状态。本发明专利技术的方法能够实现在风功率随机波动的情况下通过双电池补偿使得随机变化的风功率在一段时间内保持不变，实现风电友好接入；且通过引入基于双电池荷电状态的目标功率修正方法使得双电池充放电能量不平衡状态得到改善，优化充放电深度，减少充放电状态切换次数。

【技术实现步骤摘要】
一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法
本专利技术涉及风功率平滑
，具体地说是一种简洁方便且能够优化双电池不平衡状态的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法。
技术介绍
近几年，国家鼓励风电的分布式开发，我国部分地区具备发展风电场的优良条件。近年来风力发电快速发展，风能成为新的能源利用形式。然而，风电由于其随机性和间歇性，当大规模风电直接接入大电网时，将会对电能质量带来不良影响。为风电场配备一定容量的储能系统,利用储能系统吸收和释放功率的特点，平抑大规模风电并网中的风功率波动是改善风电接入的电能质量的有效措施。平抑风功率波动所用储能装置有超级电容、氢储能、电池储能以及电池和超级电容器的混合储能、超级电容和氢储能的混合储能等等。其中，电池储能具有响应速度较快、灵活可控、容量较大等特点，配合相应的控制策略可以取得较好的平抑效果。若进一步采用双电池储能，可以很大程度上降低电池充放电次数，延长了电池寿命。当风电功率快速变化时，双电池储能系统在运行时段内,充电电池组充电总能量与放电电池组放电总能量不均衡,造成频繁充放电转换和使用寿命严重缩短。为了更好利用风功率，将采用蓄电池平滑风功率方法，但目前对于双电池充放电能量不平衡问题的研究较少。以此，需要充分考虑双电池充放电能量不平衡问题与风功率平滑这两方面，实现风功率友好接入。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中利用双电池实现风功率平滑和对双电池不平衡状态优化的问题，提供一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，该优化方法根据蓄电池组的荷电状态修正风储联合系统的目标功率，改善双电池不平衡状态，从而延长电池寿命，实现风功率平滑。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网(指代无穷大交流电网)，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电；该优化方法步骤为：A、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数；B、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P0(t)以T为控制周期分段平均，得到kT控制周期的平均风功率Pav(kT)，并将该平均风功率Pav(kT)作为风储联合系统功率平抑后注入大电网的目标功率Pε(kT)，k为风功率分段平均的迭代次数；C、修正目标功率：根据双蓄电池组的荷电状态，对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)；D、双蓄电池组充放电功率求取：根据修正功率与风力发电机组实际发出功率，计算差额功率，并根据差额功率确定双蓄电池组的充放电功率以及双蓄电池组的充放电控制指令；E、根据双蓄电池组的充放电功率计算双蓄电池组的实时荷电状态；F、kT控制周期结束，则使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。所述步骤F中的kT控制周期未结束时，则返回步骤D并重复步骤D～步骤E；直至kT控制周期结束，使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态为kT控制周期结束时的实时荷电状态时，则该实时荷电状态作为下一控制周期中的步骤C中的双蓄电池组的荷电状态，用于对目标功率进行修正。所述步骤B中的风储联合系统输入大电网的目标功率Pε(kT)为：Pε(kT)＝P0(t)+P1(t)+P2(t)＝Pav(kT)(1)式(1)中，P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率；Pε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的目标功率。所述步骤C中的修正目标功率的步骤为：C1、计算双蓄电池组的荷电状态之和SOCΣ(kT)：SOCΣ(kT)＝SOC1(t)+SOC2(t)(2)式(2)中，SOCΣ(kT)为kT控制周期初始时刻双蓄电池组荷电状态之和，它反映了双蓄电池组充放电不平衡状态的大小，用百分数表示；其中SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的实时荷电状态，用百分数表示；当k＝1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；当k＞1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在上一控制周期结束时刻的实时荷电状态；C2、对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)：P′ε(kT)＝SOCΣ(kT)·Pav(kT)(3)式(3)中，P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率。所述步骤D中的双蓄电池组充放电功率的求取公式为：Pb(t)＝P′ε(kT)-P0(t)(4)式(4)中，Pb(t)为双蓄电池组在kT控制周期内t时刻时需要补偿的功率，即差额功率；P′ε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的修正功率；P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；双蓄电池组充放电功率包括放电功率Pf和充电功率Pc，则式(5)中，Pf(t)为双蓄电池组在t时刻时的放电功率；Pc(t)为双蓄电池组在t时刻时的充电功率；根据蓄电池组1和蓄电池组2的充放电任务，分别将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率P1(t)和P2(t)，当蓄电池组1放电且蓄电池组2充电时，则P1(t)＝Pf(t)且P2(t)＝Pc(t)；当蓄电池组1充电且蓄电池组2放电时，则P1(t)＝Pc(t)且P2(t)＝Pf(t)；同时将Pf(t)和Pc(t)作为当前控制周期内t时刻时的双蓄电池组的充放电功率指令。所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态SOC1(t)和SOC2(t)为：式(6)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷电状态，用百分数表示；E1和E2分别为两个蓄电池组1和蓄电池组2的容量；SOC10和SOC20分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率。在风储联合系统中，蓄电池组1和蓄电池组2中的一个蓄电池组在一段时间内只负责充电、另一个蓄电池组只负责放电；当任一蓄电池组满足切换条件后，两蓄电池组交换运行状态。两蓄电池组交换运行状态的切换条件为：式(7)中，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时的实时荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电；该优化方法步骤为：/nA、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数；/nB、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P

【技术特征摘要】
1.一种风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：该风储联合系统包括风力发电机组、两组并联蓄电池组、DC/AC变流器、交流母线和大电网，两组并联蓄电池组和各自对应的DC/AC变流器、以及风力发电机组共同接于交流母线，用于平抑风力发电机组输出的功率波动，两组并联蓄电池组与风力发电机组共同向大电网供电；该优化方法步骤为：
A、初始化，并设k＝1，k为风功率分段平均的迭代次数；
B、风功率预测与目标功率求取：提前预测风功率，在风功率预测的基础上，对风力发电机组在t时刻时输出的功率P0(t)以T为控制周期分段平均，得到kT控制周期的平均风功率Pav(kT)，并将该平均风功率Pav(kT)作为风储联合系统功率平抑后注入大电网的目标功率Pε(kT)，k为风功率分段平均的迭代次数；
C、修正目标功率：根据双蓄电池组的荷电状态，对目标功率进行修正获得修正功率P′ε(kT)；
D、双蓄电池组充放电功率求取：根据修正功率与风力发电机组实际发出功率，计算差额功率，并根据差额功率确定双蓄电池组的充放电功率以及双蓄电池组的充放电控制指令；
E、根据双蓄电池组的充放电功率计算双蓄电池组的实时荷电状态；
F、kT控制周期结束，则使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。


2.根据权利要求1所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤F中的kT控制周期未结束时，则返回步骤D并重复步骤D～步骤E，直至kT控制周期结束，使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。


3.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤E中的双蓄电池组的实时荷电状态为kT控制周期结束时的实时荷电状态时，则该实时荷电状态作为下一控制周期中的步骤C中的双蓄电池组的荷电状态，用于对目标功率进行修正。


4.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤B中的风储联合系统输入大电网的目标功率Pε(kT)为：
Pε(kT)＝P0(t)+P1(t)+P2(t)＝Pav(kT)(1)
式(1)中，P0(t)表示风力发电机组在t时刻时输出的功率；P1(t)和P2(t)分别表示蓄电池组1和蓄电池组2在t时刻时经DC/AC变流器的充放电功率；Pε(kT)表示整个风储联合系统在kT控制周期时输入大电网的目标功率。


5.根据权利要求1或2所述的风储联合系统中双电池不平衡状态优化方法，其特征在于：所述步骤C中的修正目标功率的步骤为：
C1、计算双蓄电池组的荷电状态之和SOCΣ(kT)：
SOCΣ(kT)＝SOC1(t)+SOC2(t)(2)
式(2)中，SOCΣ(kT)为kT控制周期初始时刻双蓄电池组荷电状态之和，它反映了双蓄电池组充放电不平衡状态的大小，用百分数表示；其中SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的实时荷电状态，用百分数表示；当k＝1时，SOC1(t)和SOC2(t)分别为蓄电池组1和蓄电池组2的初始荷电状态，一个为蓄电池组荷电状态的上限值、另一个为蓄电池组荷电状态的下限值且此时两者上限值和下限值之和为100％；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小莲，胡佳玮，倪良华，韦伟，汪麒，张旭，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32