【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于混合儲能控制，尤其涉及適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法及系統。
技術介紹
1、傳統作為應急電源的柴油發電系統，存在應對沖擊負荷、波形畸變能力差及日常維護費用高，啟動不可靠等問題，難以應對諸如直流調速系統等負荷。超級電容具有功率密度高、動態響應速度快的特點，但其能量密度較低；而儲能電池具有功率密度低、動態響應速度慢的特點，但其能量密度較高。由具有互補特性的2種儲能組合形成的混合儲能會兼具高能量密度和高功率密度的特點，且可以延長儲能的使用壽命，提高系統的運行效率。上述基于先進控制技術的混合儲能裝置，可解決柴油發電機所難以應對的難點問題，因而更適合用作應急電源系統。
2、環形拓撲結構在許多實際應用中經常被部署，例如軍事營地，海上風電場和船載電源，因為它比徑向拓撲結構更可靠。但是近年來針對環形拓撲結構的混合儲能系統的功率分頻控制研究相對較少。
3、當自然災害發生時，能源供應往往受到嚴重干擾，造成電力中斷。需要儲能電站作為應急電力供應系統，能夠快速啟動并向受災區域提供穩定的電力供應。而基于環形拓撲的混合儲能系統能夠在短時間快速提供大功率需求，彌補單個儲能設備在能量密度或容量上的缺陷，從而平衡電網或設備的能源需求；混合儲能系統的設備種類多樣，其能量輸出的波動幅度比單一儲能設備較小，不易出現能源供應不穩定等問題，增強能源供應穩定性；不同儲能設備的使用規則和生命周期有所不同，通過混合儲能系統，各設備可以互相協同工作，減少儲能設備的壓力和磨損，從而延長設備的使用壽命；且環形拓撲比鏈形徑向拓撲多一條
4、然而，現有的hess電路拓撲多為徑向拓撲，即光伏發電、風電等分布式電源，蓄電池、超級電容等儲能單元，各類交流負荷和直流負荷均通過各自的電力電子變換器與一條公共直流母線相連。這種結構保護和控制配合相對容易，但當直流母線處發生故障便會影響整個系統的供電可靠性和穩定運行。
5、目前現有的功率分頻控制策略可以分為集中式控制和分布式控制兩種。集中式控制主要是基于濾波器分解，其中包括低通濾波器、小波分解、小波包分解、分段函數分配等平滑濾波算法，此類方法控制簡單，但其由于需要中央處理單元進行功率作差得到功率高頻或低頻分量，故集中式控制高度依賴通訊。因此存在單點故障、計算量大、通訊故障等一系列問題。
6、針對上述集中式控制存在的問題，在虛擬電阻下垂控制的基礎上引入虛擬電容構成傳統虛擬阻抗控制的分布式控制被提出，實現了混合儲能對功率的分頻響應。然而，現有的基于虛擬阻抗控制的hess功率控制，均未考慮由于線纜電阻的存在而引起的功率分頻誤差，從而導致hess儲能壽命降低、效率減小，微電網運行穩定性下降的問題。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法及系統，采用環形拓撲結構的混合儲能系統，有效提高系統的容錯能力和供電的連續性，且考慮了儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻及節點間線纜電阻對hess功率分配精度的影響，結合實際工況，實現混合儲能系統的精準功率分頻控制。
2、為實現上述目的，本專利技術的一個或多個實施例提供了如下技術方案：
3、本專利技術第一方面提供了適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法。
4、適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，包括以下步驟：
5、將儲能變流器分別通過雙向變流器與環形線纜的母線節點相連接，將本地負載并聯至儲能變流器輸出側，形成環形拓撲的混合儲能系統結構；
6、考慮儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻、以及母線節點間線纜電阻引起的分頻誤差，在各個儲能變流器上附加電壓修正項，補償儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻、以及母線節點間線纜電阻引起的壓降值；
7、基于設置的儲能變流器期望電壓與附加的電壓修正項，得到新的期望電壓；
8、獲取儲能變流器的實際輸出電壓，使實際輸出電壓跟蹤新的期望電壓，并根據跟蹤結果實現對各個儲能變流器上雙向變流器的開關控制，進而實現對混合儲能系統的精準分頻。
9、本專利技術第二方面提供了適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制系統。
10、適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制系統，包括：
11、環形拓撲搭建模塊，被配置為：將儲能變流器分別通過雙向變流器與環形線纜的母線節點相連接，將本地負載并聯至儲能變流器輸出側，形成環形拓撲的混合儲能系統結構；
12、補償模塊，被配置為：考慮儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻、以及母線節點間線纜電阻引起的分頻誤差，在各個儲能變流器上附加電壓修正項，補償儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻、以及母線節點間線纜電阻引起的壓降值；
13、修正模塊，被配置為：基于設置的儲能變流器期望電壓與附加的電壓修正項，得到新的期望電壓；
14、跟蹤控制模塊，被配置為：獲取儲能變流器的實際輸出電壓，使實際輸出電壓跟蹤新的期望電壓，并根據跟蹤結果實現對各個儲能變流器上雙向變流器的開關控制，進而實現對混合儲能系統的精準分頻。
15、本專利技術第三方面提供了計算機可讀存儲介質，其上存儲有程序，該程序被處理器執行時實現如本專利技術第一方面所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法中的步驟。
16、本專利技術第四方面提供了電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，所述處理器執行所述程序時實現如本專利技術第一方面所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法中的步驟。
17、以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
18、本專利技術公開了一種適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法及系統，主要是解決考慮儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻及節點間線纜電阻的hess功率分頻誤差問題。通過對多節點環形拓撲的hess虛擬阻抗控制進行分析，分析出了引起上述誤差的主要因素是線路電阻和聯絡線電阻的影響。進而提出并設計了改進虛擬阻抗控制，分別應用于hess控制中，用于消除上述誤差。利用電壓補償，依靠線纜電阻的估計可以實時更新電壓補償值，使hess實現環形拓撲下的精準功率分頻控制。
19、本專利技術采用環形拓撲結構的混合儲能系統，即混合儲能通過雙向變流器連接至各自的母線節點，母線節點通過線纜相互連接，與傳統徑向拓撲相比，可以有效提高系統的容錯能力和供電的連續性。
20、本專利技術所提供的控制方法考慮儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻及節點間線纜電阻引起的分頻誤差，結合實際工況，在各個儲能變流器上附加電壓修正項，補償儲能變流器輸出端至母線節點線纜電阻、以及母線節點間線纜電阻引起的壓降值，最終實現混合儲能系統的精準功率分頻控制。
21、本專利技術附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，附加的電壓修正項，計算方法為：
3.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，在計算所述新的期望電壓時，還需要考慮儲能變流器中虛擬阻抗的影響，具體為：
4.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，計算儲能變流器新的期望電壓與實際輸出電壓之間的誤差，將誤差輸入至電壓控制器中，實現實際輸出電壓對新的期望電壓的跟蹤。
5.如權利要求4所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于：
6.如權利要求2所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，當利用附加的電壓修正項進行電壓補償時，將所有儲能電池支路和超級電容支路分別視為整體，得到混合儲能系統的輸出電流：
7.如權利要求6所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，不同介質的儲能支路間的電
8.適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制系統，其特征在于：包括：
9.計算機可讀存儲介質，其上存儲有程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法中的步驟。
10.電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7任一項所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法中的步驟。
...【技術特征摘要】
1.適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，附加的電壓修正項，計算方法為：
3.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，在計算所述新的期望電壓時，還需要考慮儲能變流器中虛擬阻抗的影響，具體為：
4.如權利要求1所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于，計算儲能變流器新的期望電壓與實際輸出電壓之間的誤差，將誤差輸入至電壓控制器中，實現實際輸出電壓對新的期望電壓的跟蹤。
5.如權利要求4所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準分頻控制方法，其特征在于：
6.如權利要求2所述的適用于應急供電場景的混合儲能精準...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許永剛，王繼偉，劉朝章，魏峰，李中原，宮梓超，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司應急管理中心，
類型：發明
國別省市：
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