適用於多接入場景的移動儲能供電系統控制方法與流程

2023-10-04 02:33:44 2

本發明涉及移動儲能供電系統領域，特別是涉及一種適用於多接入場景的移動儲能供電系統控制方法。

背景技術：

隨著環境汙染加劇，用電需求的迅猛增長、負荷峰谷差增大以及個性化需求增多，對節能減排和供電可靠性要求進一步提高，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造成破壞，特別是對於一級負荷中特別重要的負荷，一旦中斷供電，將會造成重大的政治影響或經濟損失。此外，在一些全年用電負載率低，峰值用電具有時段性或季節性的地區同樣需要移動式應急電源車。如福建安溪等地每年春、暑、秋三季都存在制茶用電尖峰時刻，制茶時期電網負荷猛增，最大負荷是平時的12倍，導致局部區域、局部時段出現低電壓現象。而在非制茶季節，用電僅為普通照明用電，變壓器幾近空載運行，用電負載率低，農網設備利用率、供電效率低。在類似地區使用移動式應急電源車作為供電補充，可以有效減小用電峰值，緩解電網壓力同時可以減小態曲線路和配變的設計容量，提高農網設備利用率以及供電效率。目前移動式供電系統多採用柴油發電機作為備用電源，但柴油發電機啟動時間長需5～30s，供電電壓、頻率波動大、效率低，無法做到無縫切換，並且柴發的使用也將不可避免的帶來環境和噪聲汙染。因此亟需一種清潔、靈活、可靠的供電方式實現對傳統燃油發電的替代，以及對電網供電可靠性的有效補充。移動式儲能供電系統環境友好、機動性強、集成度高，是一種有效的解決手段。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的是提供一種適用於多接入場景的移動儲能供電系統控制方法，實現不同接口情況下移動儲能系統能夠實現對重要負荷的保電運行，同時以儲能當前電量和電網側運行狀態為考慮因素，對系統中的儲能單元進行優化充放電控制，增加保電運行時長，提高移動儲能系統的保電能力同時減少對電池的損害，提高儲能的使用壽命。

本發明採用以下方案實現：一種適用於多接入場景的移動儲能供電系統控制方法，包括以下步驟：

步驟s1：提供一雙級型在線式移動儲能供電系統，其中交直流變換部分由兩套pcs構成，網側pcs交流側與電網相連，直流側與儲能系統相連，負荷側pcs交流側與負荷相連，直流側與儲能相連；儲能系統與交直流變換部分的直流側相連；所述移動儲能供電系統與應急供電接入的接口類型包括單個配電網下的串聯型接口，並聯型接口以及雙配電網接口，對所要應用的工況，所述移動儲能供電系統接入進行模式設定：分為單配網串聯型，單配網並聯型，雙配網型；

步驟s2：若所述移動儲能供電系統設置為單配網串聯型，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序1；

步驟s3：判斷系統是否啟動完成，若是，則斷開開關qs1，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序1，若否，則返回步驟s2；

步驟s4：若所述移動儲能供電系統設置為單配網並聯型，則閉合開關qs1，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序2；

步驟s5：判斷系統是否啟動完成，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序2，若否，則返回步驟s4；

步驟s6：若所述移動儲能供電系統設置為雙配電網型，則閉合開關qs1與qs2，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序3；

步驟s7：判斷系統是否啟動完成，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序3，若否，則返回步驟s6。

進一步地，在單配電網串聯型接口情況下，所述移動儲能供電系統網側接口與接口櫃配網側接口相連，負載側接口與接口櫃負載側接口相連，移動儲能供電系統接入後斷開開關qs1由移動儲能系統負載側pcs為負荷供電，電網側pcs對儲能系統補電。

進一步地，所述移動儲能啟動子程序1具體為：網側pcs先進行併網啟動運行，啟動至待機後負荷側pcs啟動，兩臺pcs均待機後所述移動儲能啟動子程序1結束。

進一步地，在單配電網並聯型接口情況下，所述移動儲能供電系統接入後閉合開關qs1，當檢測到電網故障時移動儲能供電系統投入使用，為負荷供電。

進一步地，所述移動儲能控制子程序1具體為：分別以電網電壓和儲能soc為x軸，y軸進行區間劃分，各區域區分如下：

區域1：當電網故障，電池soc偏低，輸入側和輸出側pcs均進行停機操作；

區域2：當電網正常，電池soc偏低，輸入側pcs進行恆功率充電運行，輸出側pcs進行vf控制；

區域3：當電網故障，儲能系統正常工作，輸入側pcs停機作為輸出側pcs的備用，輸出側pcs進行vf控制；

區域4：當電網正常，電池soc偏高，輸入側pcs進行恆壓浮充限流運行，輸出側pcs進行vf控制；

區域5：當電網故障並且儲能系統過壓故障，系統停機運行，所有斷路器斷開；

區域6：當電網正常，儲能系統過壓故障，系統停機運行。

進一步地，所述移動儲能啟動子程序2具體為：首先負荷側pcs先進行併網啟動運行，啟動至待機後所述移動儲能啟動子程序2結束。

進一步地，所述移動儲能系統控制子程序2在不同工況下的控制策略如下：

控制策略1：若電網出現故障，電池能量過低，移動儲能停機運行；

控制策略2：若電網出現故障，移動儲能供電系統中負荷側pcs恆壓恆頻運行；

控制策略3：若電網正常，儲能系統電量偏低，移動儲能供電系統中負荷側pcs進行恆功率充電，對儲能系統進行補電；

控制策略4：若電網正常，儲能系統電量充足，移動儲能供電系統中負荷側pcs進行恆壓浮充控制，維持儲能系統電量。

進一步地，在雙配電網情況下，所述移動儲能供電系統的網側出口和負載側出口分別通過開關qs1、qs2與母聯開關的兩端相連，當檢測到交流母線1或交流母線2出現故障時與該埠相連的pcs投入運行為負荷供電，另一臺pcs對儲能系統進行補電。

進一步地，所述移動儲能系統控制子程序3在不同工況下控制策略如下：當兩配電網均正常或均故障時控制策略與所述移動儲能系統控制子程序2相同；當兩配網一側能夠正常工作，另一側故障時控制策略與所述移動儲能系統控制子程序1相同。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)能夠實現不同接口情況下對重要負荷的保電；

(2)能夠有效提高系統保電運行的時間，提高系統保電能力；

(3)能實現對儲能的優化充放電，提高系統使用壽命，減少運維成本。

附圖說明

圖1是本發明的多級在線式移動儲能系統拓撲示意圖；

圖2是本發明的單配電網串聯型接口示意圖；

圖3是本發明的單配電網並聯型接口示意圖；

圖4是本發明的雙配電網型接口示意圖；

圖5是本發明的適用於多接入場景的移動儲能系統控制流程示意圖；

圖6是本發明的移動儲能系統啟動子程序1流程示意圖；

圖7是本發明的移動儲能系統工作區間劃分示意圖；

圖8是本發明的移動儲能系統控制子程序1示意圖；

圖9是本發明的移動儲能啟動子程序2流程示意圖；

圖10是本發明的移動儲能系統控制子程序2流程示意圖；

圖11是本發明的控制子程序3控制流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。

本實施例提供一種適用於多接入場景的移動儲能供電系統控制方法，基於雙級型在線式移動儲能系統，其系統拓撲如圖1所示，其中交直流變換部分由兩套pcs構成，網側pcs交流側與電網相連，直流側與儲能系統相連，負荷側pcs交流側與負荷相連，直流側與儲能相連；儲能系統與交直流變換部分的直流側相連。目前適用於移動儲能車重要負荷保電和應急供電接入的接口類型可分為單個配電網下的串聯型接口，並聯型接口以及雙配電網接口三種，接口拓撲分別如圖2、圖3、圖4所示。在單配電網串聯型接口情況下移動儲能系統網側接口與接口櫃配網側接口相連，負載側接口與接口櫃負載側接口相連，移動儲能系統接入後斷開開關qs1由移動儲能系統負載側pcs為負荷供電，電網側pcs對儲能系統補電；單配電網並聯型接口情況下，移動儲能系統接入後閉合qs1,當檢測到電網故障時移動儲能系統投入使用，為負荷供電；雙配電網接口情況下移動儲能系統的網側出口和負載側出口分別通過開關qs1、qs2與母聯開關的兩端相連，當檢測到交流母線1或交流母線2出現故障時與該埠相連的pcs投入運行為負荷供電，另一臺pcs對儲能系統進行補電。

同時在對儲能系統補電過程中根據儲能系統當前soc採用不同充電控制策略，減少充放電對儲能的損害，提高系統運行壽命。

該方法具體包括以下步驟，如圖5所示：

步驟s1：提供一雙級型在線式移動儲能供電系統，其中交直流變換部分由兩套pcs構成，網側pcs交流側與電網相連，直流側與儲能系統相連，負荷側pcs交流側與負荷相連，直流側與儲能相連；儲能系統與交直流變換部分的直流側相連；所述移動儲能供電系統與應急供電接入的接口類型包括單個配電網下的串聯型接口，並聯型接口以及雙配電網接口，對所要應用的工況，所述移動儲能供電系統接入進行模式設定：分為單配網串聯型，單配網並聯型，雙配網型；

步驟s2：若所述移動儲能供電系統設置為單配網串聯型，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序1；

步驟s3：判斷系統是否啟動完成，若是，則斷開開關qs1，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序1，若否，則返回步驟s2；

步驟s4：若所述移動儲能供電系統設置為單配網並聯型，則閉合開關qs1，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序2；

步驟s5：判斷系統是否啟動完成，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序2，若否，則返回步驟s4；

步驟s6：若所述移動儲能供電系統設置為雙配電網型，則閉合開關qs1與qs2，所述移動儲能供電系統進入移動儲能啟動子程序3；

步驟s7：判斷系統是否啟動完成，所述移動儲能供電系統進入進入移動儲能控制子程序3，若否，則返回步驟s6。

在本實施例中，在單配電網串聯型接口情況下，所述移動儲能供電系統網側接口與接口櫃配網側接口相連，負載側接口與接口櫃負載側接口相連，移動儲能供電系統接入後斷開開關qs1由移動儲能系統負載側pcs為負荷供電，電網側pcs對儲能系統補電。

在本實施例中，所述移動儲能啟動子程序1具體為：網側pcs先進行併網啟動運行，啟動至待機後負荷側pcs啟動，兩臺pcs均待機後所述移動儲能啟動子程序1結束，其控制流程如圖6所示。

在本實施例中，在單配電網並聯型接口情況下，所述移動儲能供電系統接入後閉合開關qs1，當檢測到電網故障時移動儲能供電系統投入使用，為負荷供電。

在本實施例中，所述移動儲能控制子程序1具體為：分別以電網電壓和儲能soc為x軸，y軸進行區間劃分，如圖7所示，系統控制流程如圖8所示，各區域區分如下：

區域1：當電網故障，電池soc偏低，輸入側和輸出側pcs均進行停機操作；

區域2：當電網正常，電池soc偏低，輸入側pcs進行恆功率充電運行，輸出側pcs進行vf控制；

區域3：當電網故障，儲能系統正常工作，輸入側pcs停機作為輸出側pcs的備用，輸出側pcs進行vf控制；

區域4：當電網正常，電池soc偏高，輸入側pcs進行恆壓浮充限流運行，輸出側pcs進行vf控制；

區域5：當電網故障並且儲能系統過壓故障，系統停機運行，所有斷路器斷開；

區域6：當電網正常，儲能系統過壓故障，系統停機運行。

在本實施例中，所述移動儲能啟動子程序2具體為：首先負荷側pcs先進行併網啟動運行，啟動至待機後所述移動儲能啟動子程序2結束，其控制流程如圖9所示。

在本實施例中，所述移動儲能系統控制子程序2在不同工況下的控制策略如下，其控制流程如圖10所示：

控制策略1：若電網出現故障，電池能量過低，移動儲能停機運行；

控制策略2：若電網出現故障，移動儲能供電系統中負荷側pcs恆壓恆頻運行；

控制策略3：若電網正常，儲能系統電量偏低，移動儲能供電系統中負荷側pcs進行恆功率充電，對儲能系統進行補電；

控制策略4：若電網正常，儲能系統電量充足，移動儲能供電系統中負荷側pcs進行恆壓浮充控制，維持儲能系統電量。

在本實施例中，所述移動儲能系統控制子程序3在不同工況下控制策略如下，其控制流程如圖11所示：當兩配電網均正常或均故障時控制策略與所述移動儲能系統控制子程序2相同；當兩配網一側能夠正常工作，另一側故障時控制策略與所述移動儲能系統控制子程序1相同。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。