一种用于电网调频的混合储能能量控制系统的制作方法

1.一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，包括协调控制器、储能变流器(pcs)、超级电容子系统、锂电子系统；协调控制器包括协调控制器数据端和协调控制器控制端，协调控制器数据端负责收集、处理和分析实时数据，提供决策支持，协调控制器控制端负责执行优化算法生成的充放电策略，控制各储能单元的运行，储能变流器负责电能的转换和传输，实现储能系统与电网之间的能量交换，超级电容子系统提供瞬时大功率输出、平滑电网波动和辅助电网调频，锂电子系统用于电网调峰、备用电源和可再生能源的平滑输出。

2.根据权利要求1所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述协调控制器对整个系统进行全面的监控、分析和控制，确保储能系统能够根据电网需求和状态进行精确的能量调度，协调控制器包括协调控制器数据端和协调控制器控制端，协调控制器数据端对采集到的数据进行清洗、过滤和格式转换，消除噪声和异常值，确保数据的准确性和可靠性，能够实时估算储能系统的状态，估算结果为系统的预测分析提供了依据，使得协调控制器能够预判电网的需求，并制定相应的充放电策略，协调控制器控制端根据协调控制器数据端提供的分析结果，能够动态调节储能系统的充放电功率，确保系统在不同工况下都能以最佳状态运行，协调控制器控制端具备实时监控和动态调节能力，通过反馈控制机制，协调控制器能够在电网发生频率波动情况时，调整储能系统的运行状态，提供快速响应，维持电网的稳定性。

3.根据权利要求2所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述协调控制器数据端包括数据采集单元、数据处理单元、状态估计单元、预测分析单元、决策支持单元，所述数据采集单元实时收集电网和储能系统的电压、电流、频率、温度和剩余电量数据，所述数据处理单元对采集到的数据进行数据清洗、过滤和格式转换，通过数据清洗去除噪声和异常值，使用低通滤波器方法对数据进行平滑，消除高频噪声，对数据进行去量纲化处理，使得数据消除量纲之间带来的统计差异，完成格式转换；状态估计单元基于实时数据和数学模型，估计储能系统的当前状态，建立状态估计模型：

4.根据权利要求2所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述协调控制器控制端包括策略执行单元、实时监控单元、动态调节单元、故障管理单元，策略执行单元接收并执行优化算法生成的充放电策略，控制储能设备的运行状态，实时监控单元监控电网和储能系统的实时运行状态，确保系统在安全范围内运行，动态调节单元根据实时监控数据，使用反馈控制算法调整充放电功率，确保系统在设定范围内运行，记u(t)为t时刻下的控制输入，有：

5.根据权利要求1所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述储能变流器主要功能包括ac/dc转换、dc/dc转换、功率调节和电能质量管理，通过ac/dc转换将交流电(ac)转换为直流电(dc)，或将直流电转换为交流电，实现储能系统与电网之间的能量交换，对于小功率，采用单相整流器通过二极管桥实现交流电到直流电的转换，对于大功率，通过六脉冲整流桥实现交流电到直流电的转换，有：

6.根据权利要求1所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述超级电容子系统提供瞬时大功率输出，平滑电网波动，并在短时间内响应电网频率的变化，超级电容子系统通过电极-电解质界面处的电荷积累来储存和释放能量，这一过程通过双电层电容和赝电容两种机制来实现，双电层电容机制主要依赖于物理吸附的电荷积累，其非法拉第过程使得超级电容能够在不涉及化学反应的情况下进行能量存储，从而延长了其使用寿命，赝电容机制则通过电极材料表面的快速法拉第反应来实现，能够在短时间内释放大量能量，适合用来应对电网中瞬时的大功率需求；超级电容子系统能够循环寿命，能够在数百万次的充放电循环中保持稳定的性能。

7.根据权利要求6所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述超级电容子系统利用电极-电解质界面处的电荷积累来储存能量，包括双电层电容机制和赝电容机制，其中双电层电容机制基于电荷在电极-电解质界面的积累形成双电层，有：其中e为存储能量，∈r为电介质常数，∈0为真空介电常数，a为电极面积，dm为双电层厚度，赝电容机制表示为基于电极材料表面发生的快速法拉第反应，有：其中q为电荷量，i(t)为电流，t1，t2为时间区间，每个超级电容器单元的电压范围一般为2.5v至3v。

8.根据权利要求1所述一种用于电网调频的混合储能能量控制系统，其特征在于，所述锂电子系统相比于超级电容子系统具有更高的能量密度，但功率密度较低，充放电速率相对较慢，适用于长时间的能量存储和释放，锂电子系统包含锂电子电池，由正极、负极、电解质和隔膜组成，其中多孔薄膜，用于隔离正负极，防止短路，同时允许锂离子通过，锂电子电池为可充电电池，利用锂离子在正极和负极之间的嵌入和脱嵌来储存和释放电能，锂电子系统具有热管理功能，热传导包括热扩散、对流和热源项的影响，热传导通过三维的非稳态热传导方程表出如下：