一種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種移動儲能系統(tǒng)和控制方法，具體設(shè)及一種多級型在線式移動儲能 供電系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會對電力能源的依賴性日益增強，用電需求的迅猛增長，供電質(zhì)量要 求越來越高，突然的斷電必然會給人們的正常生活秩序和社會的正常運轉(zhuǎn)造成破壞，特別 是對于一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，一旦中斷供電，將會造成重大的政治影響或經(jīng)濟損失。 作為電網(wǎng)應(yīng)急供電設(shè)備的主要力量，移動式電源車具有機動靈活、技術(shù)成熟、啟動迅速等諸 多優(yōu)點，在政治保電、城市電網(wǎng)應(yīng)急、對抗重大自然災(zāi)害W及電力緊缺地區(qū)臨時用電等中小 型用電場所發(fā)揮日趨顯著的作用。此外，在一些全年用電負(fù)載率低，峰值用電具有時段性或 季節(jié)性的地區(qū)同樣需要移動式電源車，在此類地區(qū)使用移動式應(yīng)急電源車作為供電補充， 可W有效減小用電峰值，緩解電網(wǎng)壓力同時可W減小配變的設(shè)計容量，提高農(nóng)網(wǎng)設(shè)備利用 率W及供電效率。
[0003] 目前移動式供電系統(tǒng)多采用柴油發(fā)電機作為備用電源，但柴油發(fā)電機啟動時間長 需5~30s，供電電壓、頻率波動大、效率低，而且柴發(fā)的使用將不可避免的帶來環(huán)境和噪聲 污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng) 及其控制方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)并/離網(wǎng)兩種模式的無縫切換，實現(xiàn)對用戶的在線供電，提 高儲能系統(tǒng)使用壽命，降低系統(tǒng)運行成本。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)控制方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] (1)采集電網(wǎng)及系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；
[000引（2)根據(jù)采集數(shù)據(jù)判斷電網(wǎng)運行狀態(tài)，若運行正常則計算電網(wǎng)側(cè)PCS的充電功率 Pi#pcs和負(fù)載側(cè)PCS的放電功率P2#pcs，并進入步驟(3);否則電網(wǎng)側(cè)PCS停機，負(fù)載側(cè)PCS做V/F 運行，直流母線側(cè)DC/DC做恒壓控制運行，并跳轉(zhuǎn)至步驟(1);
[0009] (3)判斷電網(wǎng)是否發(fā)生故障，若是則電網(wǎng)側(cè)PCS停機，負(fù)載側(cè)PCS做V/F運行，直流母 線側(cè)DC/DC做恒壓控制運行，否則根據(jù)S0C狀態(tài)進行控制。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述采集電網(wǎng)及系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)側(cè)電壓Ugrid、電 流Igrid，電網(wǎng)偵陽CS交流側(cè)電壓Ui#Pcs、電流Ii#pcs、直流側(cè)電流Idc_i#pcs，負(fù)載偵陽CS交流側(cè)電壓 U2#PCS、電流I2#PCS、直流側(cè)電流Idc_2#pcs，直流母線偵陽C/DC電壓化C、電流Idc，儲能系統(tǒng)輸出電 壓化at、電流iBat和儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)S0C。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述采集數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)側(cè)電壓和電流數(shù)據(jù)。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述計算電網(wǎng)側(cè)PCS的充電功率Pi#pcs和負(fù)載側(cè)PCS的放電 功率P2#PCS的公式如下：
[0013]
(1)
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟(3)中，根據(jù)所述S0C狀態(tài)將所述儲能系統(tǒng)電量劃分5個區(qū)域，所 述5個區(qū)域包括：
[001引當(dāng)S0C含SOCmin時，為所述儲能系統(tǒng)電量偏低區(qū)；
[0016] 當(dāng)SOOSOCmin且S0C<S0Cs2時，為所述儲能系統(tǒng)電量偏低滯環(huán)區(qū)；
[0017] 當(dāng)so。S0Cs2且S0C<S0Csi時，為所述儲能系統(tǒng)電量適當(dāng)區(qū)；
[001引當(dāng)S0C> SOCsi且S0C<S0CmaJ寸，為所述儲能系統(tǒng)電量偏高滯環(huán)區(qū)；
[0019]當(dāng)so。SOCmaJ寸，為所述儲能系統(tǒng)電量偏高區(qū)；
[0020] 其中，S0Cmax、S0Cmin分別為儲能單元荷電狀態(tài)的最大、最小值，S0Csl、S0Cs2分別為 額定狀態(tài)的上下限，且S0Cmin<S0Cs2<SOCsl<SOCmax。
[0021 ]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述根據(jù)SOC狀態(tài)進行控制包括如下情況：
[0022] 當(dāng)S0C<S0Cmin時增大Pi#pcs，使Pi#pcs>P2#pcs，該狀態(tài)下通過1#PCS向儲能系統(tǒng)充電， 保證儲能電量，直至SOOSOCsi;
[002；3]當(dāng) SOOSOCmin 時做進一步判斷，若 SOOSOCmax 則減小 Pl#PCS，使 Pl#PCS<P2#PCS，該狀 態(tài)下負(fù)荷用電量大于電網(wǎng)輸出電量，不足部分通過儲能放電補充，降低儲能系統(tǒng)電量，直至 S0C<S0Cs2；
[0024] 若SOC < 95%時則調(diào)整Pi#pcs大小，使Pi#pcs = P2#pcs，該狀態(tài)下負(fù)荷用電量與電網(wǎng)輸 出電量相同，儲能系統(tǒng)保持當(dāng)前電量。
[0025] 優(yōu)選的，一種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括交直流變換單元、儲 能系統(tǒng)和監(jiān)控平臺；
[00%] 所述交直流變換單元包括電網(wǎng)側(cè)PCS和負(fù)載側(cè)PCS,其中所述電網(wǎng)側(cè)PCS用于AC/DC 變換，與電網(wǎng)相連，電網(wǎng)正常時做恒壓運行保證所述儲能系統(tǒng)電量充足，電網(wǎng)故障時停機； 所述負(fù)載側(cè)PCS用于DC/AC變換，與負(fù)荷相連，保證對負(fù)荷的供電；
[0027] 所述儲能系統(tǒng)與所述電網(wǎng)側(cè)PCS和所述負(fù)載側(cè)PCS的直流側(cè)相連，電網(wǎng)出現(xiàn)故障時 用于直流源為所述負(fù)載側(cè)PCS提供穩(wěn)定的直流電壓；
[0028] 所述監(jiān)控平臺實現(xiàn)與所述電網(wǎng)側(cè)PCS、所述負(fù)載側(cè)PCS和所述儲能系統(tǒng)的雙向通 訊，用于監(jiān)測各裝置的運行狀態(tài)并進行協(xié)調(diào)控制。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0030] 本發(fā)明的儲能系統(tǒng)啟動時間短，多為毫秒級，能夠?qū)崿F(xiàn)并/離網(wǎng)兩種運行模式的無 縫切換。對儲能系統(tǒng)的優(yōu)化充放電，提高儲能系統(tǒng)使用壽命，降低系統(tǒng)運行成本。同時移動 式儲能系統(tǒng)既可W作為電源，又可與配電網(wǎng)互動，在用電低谷時充電，用電高峰時放電，達 到削峰填谷、提高電能質(zhì)量、整合和充分利用電能、緩解用電高峰期供電壓力的目的，具有 重要的經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明提供的一種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
[0032] 圖2是本發(fā)明提供的一種多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)的控制方法流程圖
[0033] 圖3是本發(fā)明提供的儲能系統(tǒng)電量分區(qū)的示意圖
[0034] 圖4是本發(fā)明提供的多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)實驗的結(jié)構(gòu)圖
[0035] 圖5是本發(fā)明提供的并網(wǎng)情況下系統(tǒng)空載運行波形圖
[0036] 圖6是本發(fā)明提供的系統(tǒng)帶20kW負(fù)荷運行波形圖
[0037] 圖7是本發(fā)明提供的電網(wǎng)故障時系統(tǒng)波形圖
[0038] 圖8是本發(fā)明提供的電網(wǎng)故障恢復(fù)時系統(tǒng)波形圖
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0040] 本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)移動式供電系統(tǒng)的在線式供電，并網(wǎng)情況下系統(tǒng)協(xié)調(diào)電網(wǎng) 偵陽CS，直流母線側(cè)DC/DC出力保證，保證儲能系統(tǒng)電量，保證負(fù)載偵陽CS恒壓恒頻輸出；離網(wǎng) 情況下通過協(xié)調(diào)直流側(cè)儲能輸出，保證負(fù)載側(cè)PCS對負(fù)荷供電；并離網(wǎng)模式切換時協(xié)調(diào)網(wǎng)側(cè) PCSW及母線側(cè)DC/DC運行，保證直流母線電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)負(fù)載側(cè)PCS的穩(wěn)定輸出，實現(xiàn)系統(tǒng) 并離網(wǎng)無縫切換。
[0041] 如圖1所示，為多級型在線式移動儲能供電系統(tǒng)拓?fù)?，主要由交直流變換單元、儲 能單元W及監(jiān)控系統(tǒng)Ξ部分構(gòu)成。通過該系統(tǒng)能夠保證對所接入負(fù)荷的可靠供電，各部分 功能如下：
[0042] 交直流變換單元:該部分由兩臺PCS組成，其中網(wǎng)側(cè)PCS做AC/DC變換，與電網(wǎng)相連， 電網(wǎng)正常時做恒壓運行保證儲能單元電量充足，電網(wǎng)故障時停機。負(fù)載側(cè)PCS做DC/AC變換， 與負(fù)荷相連，保證對負(fù)荷的可靠供電；
[0043] 儲能單元:與AC/DC變換單元和DC/AC變換單元的直流側(cè)相連，電網(wǎng)出現(xiàn)故障時作 為直流源為DC/AC提供穩(wěn)定的直流電壓，保證其正常V/F運行。同時為了便于控制，將儲能單 元電量劃分為如圖2所示5個區(qū)域，其中S0Cmax、S0Cmin分別為儲能單元荷電狀態(tài)的最大、最小 值，SOCsl、S0Cs2分別為額定狀態(tài)的上下限。S0C麗、SOCmin、SOCsl、S0Cs2具體值需根據(jù)儲能類型 W及實際需求進行設(shè)定；
[0044] 監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)與AC/DC變換單元、DC/AC變換單元W及儲能單元的雙 向通訊，監(jiān)測各裝置的運行狀態(tài)并進行協(xié)調(diào)控制，保證整個系統(tǒng)安全可靠的運行。
[0045] 圖3所示為多級