在分布式新能源发电系统中,储能系统能量管理是保证新能源发电稳定性与高效性的重要环节。储能系统通常由蓄电池和超级电容组成,两者有不同的特性。蓄电池具有较高的能量存储密度和较低的成本,但响应速度较慢,而超级电容则可以快速响应并具有高充放电次数。将二者结合起来,通过协调控制,能够在分布式新能源发电中发挥各自优势,有效吸收新能源发电功率波动,保证系统内部功率平衡,并能减小新能源输出功率波动对电网的冲击,实现孤岛运行。
储能系统工作模式的分类依据是储能装置的剩余容量状态,包括超级电容和蓄电池的剩余容量(State of Charge,SOC)。超级电容的SOC可以通过测量其端电压来获取,而蓄电池的SOC则需要通过间接测量方式,如采用卡尔曼滤波和系统参数集成的方法在线计算。在控制策略中,将超级电容和蓄电池的SOC状态分为正常、低容量和高容量三个区域,这样可形成九种不同的储能系统剩余容量模式。
对于不同的工作模式,需要采取不同的控制策略。控制策略的设计要确保系统内部功率平衡,减少新能源发电功率波动对电网的影响,并能在必要时实现孤岛运行。例如,在超级电容和蓄电池均处于正常状态时(模式M1),储能系统能够吸收新能源发电系统与负载消耗之间的功率差,维持功率平衡。在超级电容或蓄电池出现异常状态时(模式M2至M9),储能系统则需要切换到相应的控制策略,以实现功率调节和储能平衡。
文章中提到的分布式新能源发电系统,是一个交直流母线混合型系统,该系统采用风能(2KW)和太阳能(1KW)发电。由于风能和太阳能输出功率会受天气等因素影响,会出现剧烈变化,所以需要超级电容(72V,70F)作为快速储能装置。同时,为了保证系统长时间稳定运行,采用了蓄电池(6节12V,65AH串联)作为长期储能装置。
本研究通过对分布式新能源发电系统中储能系统能量管理的深入研究,提出了一套有效的控制策略,通过仿真和实验平台验证了策略的有效性。这为解决新能源发电系统功率波动问题提供了理论依据和实践指导,有助于新能源发电系统的稳定运行和电网的保护。此外,该研究也对蓄电池和超级电容的能量管理系统的设计和优化提供了参考,对于电力电子变流器和能量管理系统的协调控制具有重要意义。