CN112886626A - 一种光储充电站主从储能系统及其功率跟踪控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，在所述光储充电站在离网运行时,主储能系统的双向变流器采用恒压控制，所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。本发明还提供一种光储充电站主从储能系统。本发明在稳定直流母线电压的同时，实现了主从储能系统的输出功率均分，同时增加滞环环节，防止主从储能系统输出功率的频繁波动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于离网型光储充电站的主从储能系统的控制方法及系统，尤其涉及一种光储充电站主从储能系统及其功率跟踪控制方法，属于离网状态下光储充电站能量管理技术领域。
背景技术
在倡导低碳出行的现今社会，电动汽车获得越来越多消费者的青睐，展现了广阔的前景。电动汽车的发展和普及依赖于充电配套设施的完善，而当前建设充电站又面临着大功率用电需求与配电容量不足、充电站的用电高峰期与工商业负荷用电高峰期重叠等问题，光储充电站可以解决各种大中型电动汽车充电站的应用需求。光储充一体化电站与常规充电站相比，除了在站内配备光伏发电系统外，还需配备一定容量的储能系统，考虑到单台储能变流器的功率等级，系统往往需要两台或者多台储能系统并联运行。
现有的光储充电站离网运行时的储能系统并联控制方法中，主储能单元采用恒压控制，稳定直流母线电压，从储能单元接受上层EMS调度，采用恒功率控制，功率参考值往往给定固定值。而在实际应用中，由于光伏发电和充电桩负载都存在间歇性和波动性，这样势必会造成主储能系统充放电频繁切换，当大功率的充电桩接入时，会导致主储能系统放电功率超过阈值，导致主储能系统停机，从而导致整个光储充系统的瘫痪。同时，从储能系统以恒定的功率进行充放电，造成主从储能系统的SOC相差过大，甚至影响主储能系统的寿命。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，保证系统运行时直流母线电压恒定，同时又能实现主从储能系统实时功率的均分，保证系统的稳定运行。本发明的另一方面，还提供的一种光储充电站主从储能系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，所述的光储充电站主从储能系统包括与直流母线连接的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩,还包括智能电表和能量管理系统，所述主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述能量管理系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，其特征在于：所述光储充电站在离网运行时,主储能系统的双向变流器采用恒压控制，所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。
进一步的，当主储能系统输出的实时功率在设定的波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪。这样，在主储能系统和从储能系统的功率跟踪控制中增加了滞环环节，在主储能系统输出功率较小波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪，从而防止主从储能系统的输出功率频繁波动。
进一步地，所述波动范围为±2～5％。在主储能系统输出功率较小波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪，从而防止主从储能系统的输出功率频繁波动。
进一步地，所述为±2％。在主储能系统输出功率较小波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪，从而防止主从储能系统的输出功率频繁波动。
进一步地，所述智能电表包括电流互感器和电压互感器，所述电压互感器读取母线电压Udc，所述电流互感器采集主储能系统电流idc。
进一步的，当能量管理系统未接收到某一充电桩的反馈信息，则将该充电桩标记为离线状态，离线状态的充电桩按照离线逻辑降低限制功率。如果能量管理系统的控制器未接收到任意一子设备反馈信息，则能量管理系统将标记该子设备为离线状态，离线的充电桩将按照既定的离线逻辑降低设置限制功率的运行策略，从而对整个光储充电站主从储能系统起到保护作用。
进一步的，所述能量管理系统通过其通讯接口下发控制命令到主储能系统、从储能系统和各充电桩。
进一步地，所述充电桩为直流充电桩或交流充电桩。本发明可应用于直流光储充电场站或者交流光储充电场站。
本发明的另一方面，还提供一种光储充电站主从储能系统，包括与直流母线连接的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩,还包括智能电表和能量管理系统，所述主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述能量管理系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，其特征在于：所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。
进一步地，所述充电桩为直流充电桩或交流充电桩。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
本发明光储充电站主从储能系统及功率跟踪控制方法,适用于离网(电网)运行状态下的光储充电站。通过检测光储充电站中主储能系统变流器的输出电流和电压，发送给能量管理系统(EMS系统)，计算得到主储能系统的输出功率，作为从储能系统变流器的功率参考值，在稳定母线电压的同时，实现了主从储能系统的输出功率均分，同时增加滞环环节，防止主从储能系统输出功率的频繁波动。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的一个直流光储充电场站系统图；
图2是本发明的一个交流光储充电场站系统图；
图3是本发明离线主从储能功率跟踪控制能量管理调控流程图；
图4是本发明储能系统变流器接收功率信息调控图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1：
一种光储充电站主从储能系统，包括与直流母线连接的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩,还包括智能电表和能量管理系统，所述主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述能量管理系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。其中，所述充电桩为直流充电桩或交流充电桩。
图1示出了一个直流光储充电站的示意图。如图1所示，该光储充电站具有一套主储能系统，一套主储能系统及一套光伏发电系统，所述的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩均连接在直流母线上，还包括智能电表和能量管理系统(EMS系统)，主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，蓄电池可以是多个蓄电池组成的一组或若干组。所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述智能电表包括电流互感器CT和电压互感器PT，所述电压互感器PT读取母线电压Udc，所述电流互感器CT采集主储能系统电流idc；所述EMS系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，具体地，EMS系统与智能电表电连接，与主储能系统、从储能系统、光伏发电系统及充电桩之间通讯连接。通讯的方式可以是有线或无线方式。
本发明中的充电桩可以是直流充电桩或交流充电桩，对应地，主、从储能系统中的变流器为双向DC/DC变流器或者双向AC/DC变流器，如图1，图2所示。
EMS系统可通过其控制器发送查询指令并接收光储充电站中各设备在离线状态和实时参数反馈信息，智能电表采集主储能系统电流和母线电压并发送至EMS控制器。主储能系统的双向DC/DC变流器采用恒压控制，EMS控制器通过通讯接口下发控制命令到主储能系统、从储能系统和各充电桩，可以通过EMS控制器下发控制命令调控功率功能。EMS控制器根据光储充场站的光伏变流器、主/从储能双向变流器以及充电桩的信息，在离网时根据功率跟踪控制方法实现场站能量管理调度。
实施例2：
一种光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，对上述光储充电站在离网运行状态下，对主、从储能系统进行功率跟踪和控制，具体方法如下：
所述光储充电站在离网运行时,主储能系统的双向变流器采用恒压控制，以此稳定母线电压。所述智能电表的电流互感器采集主储能系统电流idc，智能电表的电压互感器采集母线电压Udc并发送至EMS系统，EMS系统计算得到主储能系统的实时功率Pdc，Pdc＝Udc*idc，EMS系统发送该实时功率信号至从储能系统的双向变流器。从储能系统的双向变流器接收该实时功率信号，如图4所示，该实时功率信号作为从储能系统功率参考值，对DC/DC变流器进行恒功率控制，经过PI控制器得到从储能变压器的电流控制参考值，与从储能系统的直流电流差值经过PI控制环节后，得到从储能系统的PWM触发信号，控制从储能系统的充放电功率，从而实现从储能系统对于主储能系统功率的跟踪控制。
根据功率守恒，主储能系统的DC/DC变流器输出功率由大变小，此时从储能系统的功率给定值随之变小，这样会导致主从储能系统频繁波动。
为了防止主从储能系统的输出功率频繁波动，当主储能系统输出的实时功率在设定的波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪。这样，在主储能系统和从储能系统的功率跟踪控制中增加了滞环环节，在主储能系统输出功率较小波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪，从而实现主从储能系统的输出均流。该设定的波动范围可以在±2～5％,在本实施例中取±2％，即当主储能系统输出功率在±2％，从储能系统不进行功率跟踪；如图3所示。
如果EMS控制器未接收到任一子设备反馈信息，则EMS控制器将标记子设备为离线状态，离线的充电桩将按照既定的离线逻辑降低设置限制功率的运行策略起到对整体系统的保护作用。
本实施例离网型交流光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，用于离网型交流光储充电站主从储能系统，与离网型直流光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法相同或类似，在此不再赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，所述的光储充电站主从储能系统包括与直流母线连接的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩,还包括智能电表和能量管理系统，所述主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述能量管理系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，其特征在于：所述光储充电站在离网运行时,主储能系统的双向变流器采用恒压控制，所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。
2.根据权利要求1所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：当主储能系统输出的实时功率在设定的波动范围内，从储能系统不进行功率跟踪。
3.根据权利要求2所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：所述波动范围为±2～5％。
4.根据权利要求3所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：所述波动范围为±2％。
5.根据权利要求1所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：所述智能电表包括电流互感器和电压互感器，所述电压互感器读取母线电压Udc，所述电流互感器采集主储能系统电流idc。
6.根据权利要求1所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：当能量管理系统未接收到某一充电桩的反馈信息，则将该充电桩标记为离线状态，离线状态的充电桩按照离线逻辑降低限制功率。
7.根据权利要求1所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：所述能量管理系统通过其通讯接口下发控制命令到主储能系统、从储能系统和各充电桩。
8.根据权利要求1所述的光储充电站主从储能系统功率跟踪控制方法，其特征在于：所述充电桩为直流充电桩或交流充电桩。
9.一种光储充电站主从储能系统，包括与直流母线连接的主储能系统、从储能系统、光伏发电系统和若干个充电桩,还包括智能电表和能量管理系统，所述主储能系统和从储能系统均包括蓄电池和双向变流器，所述光伏发电系统包括光伏组件和变流器，所述能量管理系统与光储充电站中的所有设备电连接或通讯连接，其特征在于：所述智能电表采集主储能系统电流信息和母线电压信息并发送至能量管理系统，能量管理系统计算得到主储能系统的实时功率并发送至从储能系统的双向变流器进行功率跟踪，从储能系统将该功率信号作为恒功率控制的输入参考值，并对其变流器进行恒功率控制。
10.根据权利要求9所述的光储充电站主从储能系统,其特征在于：所述充电桩为直流充电桩或交流充电桩。
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