一种适用于光伏并网混合储能系统的功率分配策略

doi:10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0054

储能科学与技术 ›› 2018, Vol. 7 ›› Issue (4): 726-731.doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0054

一种适用于光伏并网混合储能系统的功率分配策略

米根锁, 穆艳停

兰州交通大学自动化与电气工程学院, 甘肃兰州 730070

收稿日期:2018-04-08 修回日期:2018-04-25 出版日期:2018-07-01 发布日期:2018-07-01
通讯作者: 米根锁(1966-),男,教授,研究方向为计算机测控技术及应用,E-mail:18219715303@163.com
作者简介:米根锁(1966-),男,教授,研究方向为计算机测控技术及应用,E-mail:18219715303@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（51667013）。

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

MI Gensuo, MU Yanting

School of Automation & Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China

Received:2018-04-08 Revised:2018-04-25 Online:2018-07-01 Published:2018-07-01

摘要/Abstract

摘要： 针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性，将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下，对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略；该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值，对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接，其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明，所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配，而且实现了单位功率因数并网，稳定了直流母线电压。

关键词: 光伏发电, 蓄电池, 超级电容, 荷电状态, 功率分配策略

Abstract: A battery-supercapacitor hybrid energy storage system (HESS) is applied to a PV grid-connected system to deal with fluctuation and intermittency of the PV microgrid to achieve smooth photovoltaic system power output, balance and improve grid power quality. Considering the upper limit of the battery power and the state of charge (SOC) of the supercapacitor, a power distribution strategy is proposed for the hybrid energy storage system. The strategy uses the SOC of the supercapacitor and the output of the power allocation unit as a reference value to design the hybrid energy storage system charge and discharge processes. The supercapacitor and the battery are connected to the 500 V DC bus using a Bi-direction DC/DC converter. The supercapacitor controls the DC bus voltage through a double closed-loop control strategy. The simulation results show that the proposed power allocation strategy can rationally distribute the power of the hybrid energy storage system, achieve the grid connection of unit power factor and stabilize the DC bus voltage.

Key words: photovoltaic power generation, battery, super capacitor, state of charge, power distribution strategy

中图分类号:

TM615

米根锁, 穆艳停. 一种适用于光伏并网混合储能系统的功率分配策略[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(4): 726-731.

MI Gensuo, MU Yanting. A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(4): 726-731.

参考文献

[1] 孟润泉, 刘家赢, 文波, 等. 直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略[J]. 高电压技术, 2015, 41(7):2186-2193. MENG Runquan, LIU Jiaying, WEN Bo, et al. Control strategy of hybrid energy storage and hierarchical control of DC microgrid[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(7):2186-2193.
[2] 李培强, 段克会, 董彦婷, 等. 含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略[J]. 电力系统保护与控制, 2017, 45(13):42-48. LI Peiqiang, DUAN Kehui, DONG Yanting, et al. Energy management strategy for photovoltaic DC microgrid with distributed hybrid energy storage system[J]. Power System Protection and Control, 2017, 45(13):42-48.
[3] 张卫东, 刘祖明, 申兰先. 利用储能平抑波动的光伏柔性并网研究[J]. 电力自动化设备, 2013, 33(5):106-111. ZHANG Weidong, LIU Zuming, SHEN Lanxian. Study of photovoltaic flexible grid connection using energy storage to suppress fluctuations[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013, 33(5):106-111.
[4] 邱培春, 葛宝明, 毕大强. 基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究[J]. 电力系统保护与控制, 2011, 39(3):29-33. QIU Peichun, GE Baoming, BI Daqiang. Study on power grid suppression control of photovoltaic grid-connected generation based on battery energy storage[J]. Power System Protection and Control, 2011, 39(3):29-33.
[5] 李凡, 张建成. 基于储能系统的光伏发电系统功率缓冲控制研究[J]. 储能科学与技术, 2013, 2(6):593-597. LI Fan, ZHANG Jiancheng. Research on power buffer control of photovoltaic power generation system based on energy storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2013, 2(6):593-597.
[6] 陈雪丹, 陈硕翼, 乔志军, 等. 超级电容器的应用[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(6):800-806. CHEN Xuedan, CHEN Shuoyi, QIAO Zhijun, et al. Application of supercapacitors[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(6):800-806.
[7] 张纯江, 董杰, 刘君, 等. 蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略[J]. 电工技术学报, 2014, 29(4):334-340. ZHANG Chunjiang, DONG Jie, LIU Jun, et al. Control strategy of hybrid energy storage system with battery and super capacitor[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014, 29(4):334-340.
[8] 李逢兵, 谢开贵, 张雪松, 等. 基于锂电池充放电状态的混合储能系统控制策略设计[J]. 电力系统自动化, 2013, 37(1):70-75. LI Fengbing, XIE Kaigui, ZHANG Xuesong, et al. Control strategy design of hybrid energy storage system based on state of charge and discharge of lithium battery[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(1):70-75.
[9] 郭亮, 贾彦, 康丽, 等. 一种蓄电池和超级电容器复合储能系统[J]. 储能科学与技术, 2017, 6(2):296-301. GUO Liang, JIA Yan, KANG Li, et al. A battery and super capacitor composite energy storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2017, 6(2):296-301.
[10] DOUGAL R A, LIU S, WHITE R E. Power and life extension of battery-ultracapacitor hybrids[J]. IEEE Trans on Components and Packaging Technologies, 2002, 25(1):120-131.
[11] ABDERRAHIM T, SAID B. Control and management of grid connected PV-battery hybrid system based on three-level DCI[C]//International Conference on Systems and Control. 2017:439-444.
[12] 高志强, 孟良, 梁宾, 等. 光储联合发电系统控制策略[J]. 储能科学与技术, 2013, 2(3):300-306. GAO Zhiqiang, MENG Liang, LIANG Bin, et al. Control strategies for a photovoltaic-energy storage hybrid system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2013, 2(3):300-306.
[13] 张国驹, 唐西胜, 齐智平. 超级电容器与蓄电池混合储能系统在微网中的应用[J]. 电力系统自动化, 2010, 34(12):85-89. ZHANG Guoxi, TANG Xisheng, QI Zhiping. Application of hybrid energy storage system with super capacitor and battery in microgrid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(12):85-89.
[14] 常丰祺, 郑泽东, 李永东. 一种新型混合储能拓扑及其功率分流算法[J]. 电工技术学报, 2015, 30(12):128-135. CHANG Fengqi, ZHENG Zedong, LI Yongdong. A new hybrid energy storage topology and its power shunting algorithm[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(12):128-135.
[15] 丁若星, 肖曦, 王奎, 等. 混合储能系统基于荷电状态的功率分配方法[J]. 电力电子技术, 2015, 49(3):25-26+29. DING Ruoxing, XIAO Wei, WANG Kui, et al. Power allocation method based on state of charge in hybrid energy storage system[J]. Power Electronics, 2015, 49(3):25-26+29.

一种适用于光伏并网混合储能系统的功率分配策略

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王宇作, 卢颖莉, 邓苗, 杨斌, 于学文, 荆葛, 阮殿波. 超级电容器自放电的研究进展[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2114-2125.
[2]	吴田, 林闽城, 海浩, 孙海渔, 温兆银, 马福元. 面向一次调频的镍氢电池系统开发[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2213-2221.
[3]	田峰, 程志江, 杨涵棣, 杨天翔. 模块化多电平复合变换器电池储能系统容错控制策略[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(5): 1583-1591.
[4]	郭铁柱, 周迪, 张传芳. MXenes胶体氧化的调控策略及其对超级电容器性能的影响[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1165-1174.
[5]	林楠, KREWER Ulrike, ZAUSCH Jochen, STEINER Konrad, 林海波, 冯守华. 电化学能量储存和转换体系多物理场模型的建立及其应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1149-1164.
[6]	佟永丽, 武祥. 金属有机框架衍生的Co₃O₄ 电极材料及其电化学性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(3): 1035-1043.
[7]	岳博文, 佟佳欢, 刘玉文, 霍锋. 离子液体电解液的模拟计算方法及应用[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(3): 897-911.
[8]	刘春辉, 任宏斌. 基于SOC的动力电池组主动均衡研究[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(2): 667-672.
[9]	黄鹏超, 鄂加强. 基于双自适应卡尔曼滤波的锂电池状态估算[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(2): 660-666.
[10]	乔亮波, 张晓虎, 孙现众, 张熊, 马衍伟. 电池-超级电容器混合储能系统研究进展[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 98-106.
[11]	韩雪, 邓伟, 周旭峰, 刘兆平. 石墨烯在储能领域应用的专利分析[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 335-349.
[12]	王帅, 马鸿雁, 窦嘉铭, 张英达, 李晟延, 胡璐锦. 基于UGOA-BP的锂电池SOC估算[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 258-264.
[13]	高晓芝, 王磊, 田晋, 刘佳璐, 刘庆华. 基于参数优化变分模态分解的混合储能功率分配策略[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 147-155.
[14]	曹新宇, 彭飞, 李立伟, 尹建光. 基于IBAS-NARX神经网络的锂电池荷电状态估计[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(6): 2342-2351.
[15]	郑永强, 吴越, 张盼盼, 雷博, 郑耀东. 基于多分支拓扑的梯次利用储能系统电池同期退役协同控制策略[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(6): 2283-2292.