混合储能供电系统案例分享
独立光伏系统的超级电容和蓄电池混合储能系统研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｕ ｓ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ — — ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ＰＶ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ・ ・ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｋ ｅ ｏ ｆ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｉ ｎ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ － ａ ｇ ｅ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ＤＣ ｂ ｕｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｐｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ — ｔ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐｏ ｗｅ ｒ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ
微电网储能技术
微电网储能技术储能技术在微电网中还可以用于电力调峰。
电力系统中，负荷的波动会导致电网频率的波动，而储能系统可以在负荷较低时储存电能，在负荷较高时释放电能，从而平衡电网负荷，维持电网频率的稳定。
这种电力调峰的作用对于微电网的稳定性和可靠性都有着重要的影响。
2 储能技术的类型和特点2.1 储能技术的类型目前，常见的储能技术包括电化学储能技术、机械储能技术、电动机储能技术、超级电容储能技术等。
其中，电化学储能技术是应用最广泛的一种，主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池等。
2.2 储能技术的特点不同类型的储能技术具有不同的特点。
电化学储能技术具有高能量密度、长寿命、环保等特点，但是成本较高；机械储能技术具有高效率、长寿命等特点，但是体积较大、成本较高；电动机储能技术具有高效率、快速响应等特点，但是成本较高；超级电容储能技术具有高功率密度、长寿命等特点，但是能量密度较低。
针对不同的需求，可以选择不同类型的储能技术进行应用。
3 储能技术在微电网中的应用案例3.1 微电网储能系统在某工业园区的应用某工业园区采用微电网储能系统，利用太阳能光伏发电和燃气发电进行电力供应，储能系统储存多余的电能，当负荷较高时释放电能，实现了电力的平稳供应。
该系统的建设不仅提高了电网的可靠性和稳定性，还节约了能源成本，减少了环境污染。
3.2 微电网储能系统在某远郊居民区的应用某远郊居民区供电不稳定，经常出现停电现象。
为了提高供电可靠性，该居民区采用微电网储能系统，利用太阳能光伏发电和储能系统进行电力供应。
当停电时，储能系统可以为居民区提供持续的电力供应，保证了居民的生活用电。
该系统的应用不仅提高了供电可靠性，还实现了对可再生能源的有效利用。
结论随着能源需求的不断增加，储能技术在微电网中的应用越来越广泛。
储能系统可以提供短时供电、电力调峰等功能，对于微电网的稳定性和可靠性都有着重要的影响。
不同类型的储能技术具有不同的特点，可以根据需求选择合适的技术进行应用。
双向储能变流器pcs的三种工作模式：并网、离网以及混合模式
双向储能变流器pcs的三种工作模式：并网、离网以及混合模式储能系统是电力生产过程中一个重要组成部分。
储能系统可以有效地进行削峰平谷，平滑负荷，促进可再生能源的应用；可以调峰调频，提高电力系统运行稳定性；可以有效的利用电力设备，降低供电成本。
储能系统对智能电网的建设具有重大的战略意义。
双向储能变流器pcs是电网与储能装置之间的接口，适用于需要动态储能的应用场合（并网系统、离网系统和混合系统），在电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能变流后向电网输出，或在微网中作为主电源支撑微网运行。
双向储能变流器pcs产品用于储能系统中，通过与储能组件与公共电网连接，在电网负荷低谷期，将电网中的交流电能转换成直流电能，给储能组件充电，在电网负荷高峰期，又将储能组件中直流电能转换满足电网要求的交流电能，回馈到公共电网中，起到削峰填谷的功能。
保证电网的正常运行。
以双向变流为基本特点，能够应用在并网和离网等场合，具有一系列特殊性能、功能的变流器。
实现储能与电网的柔性接口，适合智能电网建设。
储能变流器的工作原理是交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，实现对电能的交直流双向转换。
该原理就是通过微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。
PCS采用双闭环控制和SPWM脉冲调制方法，能够精确快速地调节输出电压、频率、有功和无功功率。
双向储能变流器pcs可以通过快速的电能存储来响应负荷的波动，吸收多余的能量或补充缺额的能量，实现大功率的动态调节，很好地适应频率调节和电压功率因数的校正，从而提高系统运行的稳定性。
双向储能变流器pcs的工作模式分为并网模式、离网模式和混合模式。
1.并网模式并网模式下包括充电功能和放电功能，此时用户可以选择自动模式和手动模式。
在自动模式下，如果用户选择并网充电或放电状态，储能逆变器将以之前设定好的值对蓄电池进行充电或放电。
在手动模式下，用户可以通过手动修改充电或放电电流、电压和时间值，使储能逆变器工作在设定的充电或放电状态。
电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制方案分析
电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制方案分析电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制方案分析电动汽车混合储能系统是一种能够有效提高能量利用率和减少能量消耗的先进技术。
其拓扑结构与控制方案是实现系统高效运行的关键。
混合储能系统的拓扑结构可以分为两种常见类型：串联式和并联式。
串联式混合储能系统由电池和超级电容器组成，电池负责长时间存储和释放能量，而超级电容器则负责瞬时储存和释放能量。
并联式混合储能系统由电池和超级电容器并联连接，两者共同存储和释放能量。
根据不同的工作条件和需求，可以选择合适的拓扑结构。
在混合储能系统的控制方案中，电池管理系统（BMS）和超级电容器管理系统（CMS）起着重要作用。
BMS负责对电池进行监测、均衡和保护，以确保电池组的安全和稳定工作。
CMS则负责对超级电容器进行充放电控制，以满足系统的瞬时能量需求。
在控制方案的设计中，需要考虑系统的能量管理策略。
一种常见的策略是基于功率优先原则，即根据系统功率需求自适应地选择电池和超级电容器的工作模式。
当功率需求较小时，系统优先使用电池进行供电，以提高能量利用效率；当功率需求较大时，系统则选择超级电容器进行供电，以满足瞬时性能要求。
另一种策略是基于能量优先原则，即根据系统能量需求动态地分配电池和超级电容器的工作比例，以提高系统的能量密度和续航里程。
此外，混合储能系统的控制方案还需要考虑能量回收和再利用。
通过电动汽车的制动能量回收系统，可以将制动过程中产生的能量转化为电能，并储存到电池或超级电容器中。
当需要加速或提供额外功率时，可以利用这些储存的能量，从而减少能量的浪费和消耗。
总之，电动汽车混合储能系统的拓扑结构与控制方案是实现系统高效运行的关键。
通过合理选择拓扑结构并设计优化的控制方案，可以提高能量利用效率、延长电池寿命，并满足电动汽车的动力需求。
同时，混合储能系统还可以实现能量回收和再利用，进一步提高整车的能效性能。
直流微电网中超级电容-蓄电池混合储能系统及其控制策略
2 混合储能系统控制策略
混合储能系统的控制框图如图 3 所示。蓄电 池与超级电容器以级联的方式构成，通过对两个
控制系统 1 全程控制 1 号 DC-DC 双向变换器 动作：采集超级电容器电压 Usc 的值，与 SC 的中 间电压 U*sc 进行比较，计算出偏差量的大小，并结 合蓄电池的平均荷电状态（SOCbat）共同计算得出 一个输出电流给定值 Ibat-ref，再与蓄电池实际放电 电流 Ibat 相比较，计算并调制相应的 PWM 脉冲信 号用以驱动 1 号 DC-DC 双向变换器运行，从而控 制蓄电池和超级电容器两者之间电能量的流向与 大小。
SOCboc
DC/DC1
DC/DC2
超级电容
U* dc
Uic
直 流 母 线
风力 发电
光伏 阵列
混合 储能
等效 负荷
图1 风-光-储微电网简单模型
PWM调制 PI 控制系统1
计算
IES_ref
U'sc
图 3 混合储能系统控制框图
其中，混合储能的内部采用如图 2 所示的电 路拓扑结构，主体是由蓄电池组、超级电容器组 以及两个双向 DC-DC 双向变换器构成。首先配置 一个 DC-DC 双向变换器（1 号），将蓄电池模块两 端与超级电容器模组（Super Capacitor,SC）的两端 连接，然后再配置另外一个 DC-DC 双向变换器（2 号），将超级电容器模组接入直流母线。
混合储能的独立光伏系统充电控制研究
现 的状 态 加 以考 虑 ， 以保 证 系 统 在 进 入 异 常 状 态 后 能 自动 回 到 ６种 正 常 的工 作 模 式下 运 行 。
使蓄电池长期保持在较高荷 电状态 ．减少蓄 电池 充 放 电循 环 次数 。 因此 ， 工作 过 程 中 ， 统 优 先 在 系
为蓄 电池 进 行 充 电 ．并 且 只 有 在 电容 储 存 的 能 量 不足 时 ， 电池才 会 向 负载 供 电［ 蓄 ５ ］ 。
池共 同组 成 独 立 式 光 伏 发 电系 统 的储 能 设 备 。
图 １ 系统 结构 图
图 ２示 出 双 向 Ｂ ｃ．ｏｓ 变 换 器 。通 过 在 ｕ器具有双 向导通 ＧＴ 功能 。 常 ， 电池和超级 电容的额定 电压低于系 通 蓄
统 主 电路 上 的 电压 ， 电时 需 要 先 进 行 降 压 处 理 ． 充
ｆ １
、
蓄 电池 的 充 电方 式直 接 影 响 系 统 效 率 以及 蓄 电池 本 身 的使 用 寿 命 ， 目前 常 用 的充 电方 式 主 要 有 恒 流 充 电 、恒 压 充 电 、阶 段 充 电和 脉 冲 式 充 电 等 。 们都 有 各 自的 特 点 和适 用 范 围 。 处 采 用 的 他 此 是应 用 较 广 泛 的 阶 段 式 充 电法 。
】 ３
第４ ６卷 第 １期
２ ２年 １月 ０１
电 力 电子技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ ｏ ｅ ｌｃ ｒ ｎ ｃ
Ｖｏ ．６，Ｎｏ １ １ ４ ．
Ｊｎ ａｙ２ ２ ａ ｕ ｒ ０１
两种储 能装置可 随时接入主 电路或断开连接 ， 使 系 统 对 储 能 装 置 的控 制 更 加 灵 活方 便 。
储能电池系统简介演示
储能电池系统的寿命和回收利用
电池寿命
储能电池系统的寿命受多种因素 影响，如电池类型、使用环境、 充放电次数等，一般而言，锂离 子电池的寿命较长。
回收利用
应建立完善的回收利用机制，对 废旧电池进行回收、分类、处理 ，以避免环境污染和资源浪费。
05
储能电池系统的发展趋 势和挑战
储能电池系统的发展趋势
04
储能电池系统的安全与 维护
储能电池系统的安全问题
电池故障
储能电池系统可能发生电池故障 ，如电池过充、过放、短路等， 这些问题可能导致电池热失控，
引发安全问题。
电磁辐射
储能电池系统运行过程中可能产 生电磁辐射，对人体健康和设备
运行可能产生影响。
废旧电池处理
废旧电池处理不当可能造成环境 污染，如随意丢弃或不当处理，
充电控制策略
设计电池组的充电控制策略，包 括充电方式（恒流、恒压、涓流 等）、充电时间、充电效率等。
放电控制策略
设计电池组的放电控制策略，包括 放电方式（持续放电、间歇放电等 ）、放电时间、放电效率等。
能量调度策略
设计电池组的能量调度策略，包括 能量的分配、能量的使用、能量的 回收等，以实现能量的最大化利用 。
03
储能电池系统的设计与 优化
电池组的设计与优化
电池单体选择
根据应用需求，选择适合 的电池单体，如锂离子电 池、铅酸电池等。
电池组结构
设计电池组的结构，包括 电池单体的连接方式、电 池组的热管理、电池组的 封装等。
电池组容量规划
根据应用需求，规划电池 组的容量，以满足系统的 续航时间要求。
电池管理系统的设计与优化
组成
储能电池系统主要由电池组、电池管 理系统、能量管理系统、充电设备、 放电设备等组成。
混合储能控制策略
混合储能控制策略混合储能控制策略是指通过将多种储能技术结合应用，实现能量的高效转换和利用的一种控制策略。
随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，混合储能系统被广泛研究和应用，为解决能源供需平衡、提高能源利用效率和降低能源消耗等方面提供了新的解决方案。
混合储能控制策略主要包括能量管理和功率管理两个方面。
能量管理是指根据能源的供需情况，合理调配和管理储能系统中的能量，实现能量的高效转换和利用。
功率管理是指根据负荷需求的变化，控制储能系统的输出功率，使其在最佳工作状态下运行，提高系统的效率和稳定性。
在混合储能系统中，常见的储能技术包括电池储能、超级电容储能和压缩空气储能等。
这些储能技术具有各自的特点和优势，通过合理的组合和调配，可以实现能源的灵活调度和优化利用。
例如，在电力系统中，可以通过混合储能系统将风电和太阳能等不稳定的可再生能源平稳地注入电网，提高电力系统的可靠性和稳定性。
在交通领域，混合储能系统可以应用于电动汽车和混合动力汽车中，提供持续的动力输出和较长的续航里程。
混合储能控制策略的关键是合理的控制算法和策略设计。
通过对混合储能系统进行建模和仿真分析，可以确定最优的控制策略和参数配置。
常见的控制算法包括模糊控制、最优控制、预测控制等。
这些算法可以根据不同的应用场景和需求，实现对混合储能系统的精确控制和优化调度。
混合储能控制策略还需要考虑到系统的安全性和可靠性。
通过合理的系统设计和故障保护机制，可以提高混合储能系统的运行安全性和可靠性。
例如，在电池储能系统中，需要考虑电池的充放电保护、温度控制和容量衰减等问题，以确保系统的长期稳定运行。
混合储能控制策略是一种有效的能量管理和功率管理方法，可以实现能源的高效转换和利用。
通过合理的储能技术组合和控制算法设计，可以优化混合储能系统的性能和经济效益，为能源转型和可持续发展提供支持。
混合储能控制策略的研究和应用将在未来的能源领域发挥重要作用，推动能源技术的创新和进步。
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混合储能供电系统案例分享
项目背景
液压作为传统而有效的传动方式，一直以来获得广泛使用。但随着应用深入，部分场
景对重量、体积和响应速度提出了更高要求。
随着电能动力系统的发展成熟，其优势逐步体现，包括重量轻、体积小、响应速度
快，部分长期采用液压动力的装置开始尝试采用电能替代。而电能的来源问题，成为重要
的基础保障。
本系统涉及潜在非电网环境下的电能供给，采用储能在离网时为系统提供支撑，考虑
到电机为冲击负荷，采用锂电池与超级电容混合配置来应对负荷的不同工况要求。
项目简介
本项目所涉及的子系统主要目标是在离网状态为电动负荷提供电能，供电对象为用户
自有伺服电机拖动系统。在用户指定的场景下，通过锂电池和超级电容混合储能系统配合
双向逆变器为电机拖动系统提供稳定、快速响应的可回馈电源。出于实验目的，在锂电池
储能系统电量较低时，也可将双向逆变器接至电网为储能系统充电。
针对用户需求，设计采用共直流母线架构为负荷供电：
1、直流母线下：
锂电池储能（能量型）+双向DCDC
超级电容储能（功率型）+双向DCDC
双向逆变器
变频器+电机负荷（用户提供）
2、数据总线
所有设备通过通讯协议与监控系统实现数据交换
系统拓扑
项目功能
离网环境通过混合储能系统为电机负荷供能
能量型储能与功率型储能各自发挥优势，组合供能，应对不同工况
当电机工作在第二、四象限时向储能系统充电
通过控制整流器和双向DCDC实现电池和超级电容充放电
项目配置
总结
混合储能充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性，能够同时应对常规
负荷与冲击型负荷，具有较宽的应用场景和发展潜力。优化系统配置与多种储能的协调将
提升Hess的功能，值得学术界与工业界进一步探讨。