一种基于功率串联解耦的储能变流器并联均流控制方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-11-08 18:45:06
微电网独立运行时,由储能系统维持公共母线电压幅值和频率的稳定。储能变流器是储能系统中的核心部件,为了满足大规模储能需求,模块化并联技术是一种有效方法。
大规模储能系统都会装有集中控制器,用来监控每个储能单元的运行状态。利用集中控制器实现多台储能装置的同步,同时通过通讯的方式对功率外环进行微调,忽略了环流功率之间的耦合;基于环流功率的交叉解耦方案,能保证较好的静态均流精度,但同样忽略了并联阻抗变化对解耦性能的影响。
本成果提供基于功率串联解耦的储能变流器并联均流控制方法,首先获取当前实测有功功率Pi和无功功率Qi,与参考功率指令Prefi和Qrefi对比,得到装置环流有功功率PHi和无功功率QHi;然后进行PI控制,得到输出电压初始调整量的d轴分量ΔVdi1和q轴分量ΔVqi1;接着根据PCS装置并联等效电阻和感抗构建系数矩阵K,与初始电压调整量的d轴分量ΔVdi1和q轴分量ΔVqi1相乘,得到输出电压最终调整量ΔVdi与ΔVqi;最后将输出电压的给定值Vd,q_set和输出电压最终调整量叠加,得到当前PCS装置的输出电压指令值Vd,qrefi,对输出电压进行闭环控制,以控制各PCS装置的平均有功功率和无功功率。本成果技术考虑了实际并联等效电阻发生偏差时的影响,提高了均流控制精度和均流动态响应速度。
1、获取当前实测有功功率Pi和无功功率Qi,与参考功率指令Prefi和Qrefi对比,得到装置环流有功功率PHi和无功功率QHi;对装置环流有功和无功功率进行PI控制,得到输出电压初始调整量的d轴分量ΔVdi1和q轴分量ΔVqi1;根据PCS装置并联等效电阻和感抗构建系数矩阵K,与初始电压调整量的d轴分量ΔVdi1和q轴分量ΔVqi1相乘,得到输出电压最终调整量ΔVdi与ΔVqi;将输出电压的给定值Vd,q_set和输出电压最终调整量叠加,得到当前PCS装置的输出电压指令值Vd,qrefi;以当前PCS的输出电压指令值Vd,qrefi为参考值,对输出电压进行闭环控制,以控制各PCS装置的平均有功功率和无功功率。
2、考虑了实际并联等效电阻发生偏差时的影响,提高了均流控制精度和均流动态响应速度。
电能储能技术在电力系统、新能源消纳、微电网、用户侧等领域具有重要的应用价值,主要表现在以下几个方面:
1、调节电力需求和供给的平衡,提高电力系统的稳定性和可靠性。储能技术可以在电力需求高峰时释放电能,降低发电厂的负荷;在电力需求低谷时吸收电能,提高发电厂的效率。同时,储能技术可以提供频率调节、备用容量、黑启动等辅助服务,增强电力系统的灵活性和抗干扰能力。
2、促进新能源的大规模并网和高效消纳,降低碳排放和环境污染。储能技术可以缓解新能源的间歇性、随机性和不确定性对电力系统的影响,平滑新能源的输出波动,提高新能源的可调度性和可用性。同时,储能技术可以利用新能源低谷时段的低价或过剩电力进行充电,降低新能源的弃风弃光率,提高新能源的经济效益。
3、支撑微电网的建设和运行,提升分布式能源的综合效益。储能技术可以作为微电网的重要组成部分,实现微电网与大电网之间的无缝切换,保障微电网的供电安全。同时,储能技术可以优化微电网内部的多种分布式能源的协调控制,提高微电网的自主性和智能化水平。
4、满足用户侧的多样化需求,增强用户侧的主动性和参与度。储能技术可以根据用户侧的不同需求,提供备用功率、需求响应、负荷削峰填谷、功率质量改善等服务,降低用户侧的用电成本和风险。同时,储能技术可以使用户侧成为市场主体,参与到市场交易中,获取市场收益。
刘钊,南京理工大学自动化学院智能电网信息工程系副教授,主要从事微电网、新能源发电及储能方向,主要从事级联多电平变换器、并离网逆变器及SiC器件应用等领域的研究。先后承担江苏省重点研发计划、江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心开放基金项目、中国电科院实验室开放基金项目、中国电科院实验室开放基金项目、江苏省基础研究计划、横向课题等10余项科研项目,发表相关学术论文10余篇。
张越,南京理工大学教授, 武器系统总体技术和系统工程,火炮与自动武器机、电、液、气一体化技术,武器系统仿真技术。发表自动武器及机械设计方面学术论文数十篇,主持并参加省部级科研项目十余项。
孙金磊,南京理工大学自动化学院副教授。从事锂离子电池储能管理技术研究,研究方向涵盖电池检测、电池均衡、电池老化与寿命预测、电池热管理等多项关键技术。累计发表国内外高水平期刊和会议论文40余篇,其中高水平SCI检索期刊论文10篇。项目方面,获得国家自然科学基金青年基金资助,在研和结题横向课题10余项,与中国电力科学研究院、中车集团、南瑞集团、国网江苏省电科院、国网江苏省经研院等建立长期稳定合作。
根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)的数据,2023年中国已投运的电力储能项目累计装机规模达到59.8GW,同比增长38%。新型储能技术快速发展,累计装机规模首次突破10GW,达到13.1GW/27.1GWh,占比为21.9%,同比增长141%。
中国在2022年3月发布了《“十四五”新型储能发展实施方案》,提出了“十四五”期间新型储能的发展目标、重点任务和保障措施,明确了新型储能将从商业化步入规模化发展时期。根据国际能源署(IEA)的预测,到2025年,中国电力储能市场的累计装机规模将达到100GW,其中新型储能占比将超过30%,市场规模较大。
该成果的电能储能技术考虑了实际并联等效电阻发生偏差时的影响,提高了均流控制精度和均流动态响应速度,预期市场效益十分显著。
基于该项目成果,计划通过技术转让、技术许可、合作开发、技术服务等方式,与有电能储能技术相关需求的单位合作,推动该项目成果技术在电力系统、新能源消纳、微电网、用户侧等方面的应用。