光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略技术方案

本公开发明专利技术光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，具体包括：在光储系统恒定有功功率并网时，先设置储能系统单台变流器的充放电功率下限，在光伏系统发出的有功功率与并网恒定有功功率参考值之间存在差额功率时，通过考虑锂离子电池寿命变化规律、并网谐波含量以及电池簇SOC的充放电上下限来设计多台换流器交流侧dq轴分量参考值，然后经过电压电流双环控制后生成调制信号对换流器进行控制，实现光储系统恒定有功功率安全并网及延长储能电池的使用寿命。率安全并网及延长储能电池的使用寿命。率安全并网及延长储能电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略


[0001]本专利技术涉及储能电站多变流器并网
，特别是涉及光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略。

技术介绍

[0002]近年来，光伏等新能源得到快速发展，但由于光伏发电具有不确定性，使得其输出的功率存在波动性，为了抑制其波动性，需要配置储能消纳。在光储系统恒定有功功率并网下，光伏输出的功率与恒定并网有功功率指令值之间会产生差额功率，其差额功率需要储能系统来配合，为此，如何利用多台储能变流器(PCS)进行合理分配差额功率是本专利技术需要解决的问题。
[0003]国内外学者针对光储系统恒定有功功率并网的方法主要有两种，一种是差额功率先由一个电池簇进行参与，若该电池簇功率达到额定功率以后再投入新的电池簇参与功率转换，以减小电池簇参与运行；另一种是均摊思想，缺额功率直接由多电池簇均摊差额功率，以维持多电池簇之间的均衡性。
[0004]由于锂离子电池寿命是随充放电电流大小的增大而加速老化，故应尽可能的减少锂离子电池的充放电电流的大小，即让多台PCS尽可能的均摊差额功率来延长锂离子电池使用寿命。此外，由于交流侧谐波滤波器是基于额定功率设计的，PCS输出功率越接近额定功率，并网谐波含量越小。当PCS输出的功率较小时，基波分量幅值也会很小，从总谐波畸变率(THD)的定义可知并网谐波含量容易大于5％，不符合国标规定的并网谐波含量要求。为了保证储能系统并网谐波含量小于5％，可通过设置单台PCS的充放电功率下限，该功率下限可依靠厂家提供，也可以依据经验得到，该功率值越高，储能并网处的谐波含量越低。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，当光储系统并网有功功率参考值与光伏系统发电功率存在差额时，基于储能系统并网谐波含量要求以及锂离子电池的寿命特性变化规律优化多台PCS之间的控制，进而延长储能电池的使用寿命。
[0006]为实现上述技术效果，本专利技术所采用的技术方案是，光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，具体包括以下步骤：
[0007]步骤S1：设置光储系统并网恒定有功功率参考值P
ref
以及单台PCS的充放电功率下限P
min
；
[0008]步骤S2:采集光伏系统发电功率的大小P
v
；
[0009]步骤S3:判断光伏系统发电功率P
v
是否大于或等于并网恒定有功功率参考值P
ref
，若大于则设置各台PCS功率参与情况如下：
[0010]若其中的差额功率(P
v
‑
P
ref
)小于P
min
时，为保证储能并网谐波含量不超过5％，全
部储能电池簇停止吸收差额功率，由于该差额功率一般较小，基本不会对电网功率波动产生影响。
[0011]进一步的，若P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤2P
min
时，由储能电池簇1全部吸收差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0012]进一步的，若2P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤3P
min
时，储能电池簇1和电池簇2均摊吸收差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0013]进一步的，若3P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤4P
min
时，储能电池簇1、电池簇2和电池簇3一起均摊吸收差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0014]进一步的，以此类推，若n
·
P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤(n+1)P
min
时。储能电池簇1、电池簇2、电池簇3、
…
、电池簇n一起均摊吸收差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0015]步骤S4:判断光伏系统发电功率P
v
是否小于并网恒定有功功率参考值P
ref
，若小于则设置各台PCS功率参与情况如下：
[0016]若其中的差额功率(P
ref
‑
P
v
)小于P
min
时，为保证储能并网谐波含量不超过5％且满足并网有功功率需求，储能电池簇1发出P
min
，由于该功率一般较小，不会对电网功率波动产生影响，其余电池簇不参与并网。
[0017]进一步的，若P
min
＜P
ref
‑
P
v
≤2P
min
时，储能电池簇1全部发出差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0018]进一步的，若2P
min
＜P
ref
‑
P
v
≤3P
min
时，储能电池簇1和电池簇2均摊发出差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0019]进一步的，若3P
min
＜P
ref
‑
P
v
≤4P
min
时，储能电池簇1、电池簇2和电池簇3一起均摊发出差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0020]进一步的，以此类推，若n
·
P
min
＜P
ref
‑
P
v
≤(n+1)P
min
时，储能电池簇1、电池簇2、电池簇3、
…
、电池簇n一起均摊发出差额功率，其余电池簇不参与并网。
[0021]进一步的，当光储系统恒定有功功率并网出现不同大小的差额功率时，步骤S3和步骤S4所设计的每台PCS参与功率大小如下所示：
[0022][0023][0024][0025]式中，P
ref
为光储系统并网恒定有功功率参考值；P
v
为光伏系统发电的功率；P
min
为单台PCS的充放电功率下限；P
batt1
为第一台PCS参与的功率大小；n为第n台PCS参与功率转
换；P
batt n
为第n台PCS参与功率大小。
[0026]步骤S5:通过步骤S3和步骤S4所设计的每台PCS参与功率大小进行权重分配整个储能系统并网交流电流dq轴参考值，得到每台PCS交流侧电流dq轴的参考值i
d_ref
和i
q_ref
；
[0027]步骤S7:对每台PCS交流侧电流dq轴的参考值i
d_ref
和i
q_ref
进行电压电流双环控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：设置光储系统并网恒定有功功率参考值P
ref
以及单台PCS的充放电功率下限P
min
；步骤S2:采集光伏系统发电功率的大小P
v
；步骤S3:判断光伏系统发电功率P
v
是否大于或等于并网恒定有功功率参考值P
ref
，若大于则设置各台PCS功率参与情况；步骤S4:判断光伏系统发电功率P
v
是否小于并网恒定有功功率参考值P
ref
，若小于则设置各台PCS功率参与情况；步骤S5:通过步骤S3和步骤S4所设计的每台PCS参与功率大小进行权重分配整个储能系统并网交流电流dq轴参考值，得到每台PCS交流侧电流dq轴的参考值i
d_ref
和i
q_ref
；步骤S7:对每台PCS交流侧电流dq轴的参考值i
d_ref
和i
q_ref
进行电压电流双环控制后生成SVPWM对PCS进行控制，同时设置了储能电池簇放电下限为20％，充电上限为90％，防止电池簇进行过放和过充，进而实现光储系统恒定有功功率并网的协调控制。2.根据权利要求1所述的光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，所述步骤S1其特征在于：单台PCS的充放电功率下限P
min
是以单台PCS并网时谐波含量低于5％前提下尽可能的降低PCS充放电功率的大小，从而降低储能电池的输出电流大小来延长电池的使用寿命。3.根据权利要求1所述的光储系统恒定有功功率安全并网下延长储能电池使用寿命的控制策略，所述步骤S3其特征在于：若其中的差额功率(P
v
‑
P
ref
)小于P
min
时，为保证储能并网谐波含量不超过5％，全部储能电池簇停止吸收差额功率；进一步的，若P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤2P
min
时，储能电池簇1全部吸收差额功率，其余电池簇不参与并网；进一步的，若2P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤3P
min
时，储能电池簇1和电池簇2均摊吸收差额功率，其余电池簇不参与并网；进一步的，若3P
min
＜P
v
‑
P
ref
≤4P
min
时，储能电池簇1、电池簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏向阳，陈贵全，蒋戴宇，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：