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CN106159980B - 发电系统和能量管理方法 - Google Patents

发电系统和能量管理方法 Download PDF

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CN106159980B CN201510176635.1A CN201510176635A CN106159980B CN 106159980 B CN106159980 B CN 106159980B CN 201510176635 A CN201510176635 A CN 201510176635A CN 106159980 B CN106159980 B CN 106159980B
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Abstract

本发明涉及一种发电系统。该发电系统包括：总线；至少两个变换器；能量型储能单元；功率型储能单元，能量型储能单元和功率型储能单元通过各自对应的变换器并联至总线；及控制器，用来通过变换器控制能量型储能单元和功率型储能单元在充电模式和放电模式下工作在至少两种情况下：当对于能量型储能单元和功率型储能单元的总线需求功率低于门限功率时，控制器控制总线需求功率在能量型储能单元和总线之间流动；及当总线需求功率高于门限功率时，控制器控制一部分总线需求功率在能量型储能单元和总线之间流动，及控制另一部分总线需求功率在功率型储能单元和总线之间流动。本发明还涉及一种能量管理方法。

Description

发电系统和能量管理方法
技术领域
本发明有关一种发电系统和能量管理方法，尤其涉及一种对能量型储能单元和功率型储能单元进行能量管理的发电系统和能量管理方法。
背景技术
能量型储能单元，例如电池，一般用在发电系统中来提供功率并可捕获能量。然而，能量型储能单元很难承受快速的功率变化需求，且给能量型储能单元以较大的功率频繁地充放电影响能量型储能单元的寿命。因此，功率型储能单元，例如超级电容，作为补充的电源被使用。功率型储能单元可在瞬间提供大的功率且能够快速吸收能量。能量型储能单元和功率型储能单元连接于一个或多个直流-直流(DC-DC)变换器来提供能量或接收能量。目前，仅根据能量型储能单元和功率型储能单元的充电状态在两者之间分配能量。此能量管理方法下的能量型储能单元和功率型储能单元的利用率较低，能量管理的效率较低。
因此，有必要提供一种系统和方法来解决上面提及的至少一个技术问题。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种发电系统。该发电系统包括：总线；至少两个变换器；能量型储能单元；功率型储能单元，所述能量型储能单元和所述功率型储能单元通过各自对应的变换器并联至所述总线；及控制器，用来通过所述变换器控制所述能量型储能单元和所述功率型储能单元在充电模式和放电模式下工作在至少两种情况下：当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的总线需求功率低于门限功率时，所述控制器控制所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动；及当所述总线需求功率高于所述门限功率时，所述控制器控制一部分所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动，及控制另一部分所述总线需求功率在所述功率型储能单元和所述总线之间流动。
本发明的另一个方面在于提供一种能量管理方法。该能量管理方法包括：提供能量型储能单元和功率型储能单元，所述能量型储能单元和所述功率型储能单元通过各自对应的变换器并联至总线；及通过所述变换器控制所述能量型储能单元和所述功率型储能单元在充电模式和放电模式下工作在至少两种情况下：当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的总线需求功率低于门限功率时，控制所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动；及当所述总线需求功率高于所述门限功率时，控制一部分所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动，及控制另一部分所述总线需求功率在所述功率型储能单元和所述总线之间流动。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示为本发明的风电场发电系统的一个实施例的示意图；
图2所示为本发明的管理能量型储能单元和功率型储能单元的能量的能量管理方法的一个实施例的流程图；
图3所示为本发明用来实现图2中分配净功率的步骤的能量分配单元的一个实施例的示意图；
图4所示为本发明的能量分配规则的一个实施例的曲线图；
图5至图7所示为图2中分配净功率的步骤的流程图；
图8所示为图2的功率型储能单元的荷电状态调整步骤的一个实施例的流程图。
具体实施方式
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1所示为一个实施例的用于将电能输送到AC电网12的风电场发电系统10。风电场发电系统10包括风力涡轮机20、风力涡轮机壳体21、AC发电机22、功率变换器24、能量型储能单元(Energy-type Energy Storage Unit)26、功率型储能单元(Power-type EnergyStorage Unit)27、风力涡轮机控制系统28和风电场控制器30。
风力涡轮机20用来响应于接触风力涡轮机的风而旋转，以驱动AC发电机22，从而使得AC发电机22输出AC电压。风力涡轮机20操作地连接到可控制风力涡轮机20的操作的风力涡轮机控制器28上。
风力涡轮机壳体21用来将AC发电机22、功率变换器24、能量型储能单元26和风力涡轮机控制器28围绕在其中。风力涡轮机20可旋转地连接到风力涡轮机壳体21上。
功率变换器24用来接收来自AC发电机22的AC电压，并将AC电压供应到AC电网12。功率变换器24进一步用来将DC电压供应到能量型储能单元26和/或功率型储能单元27，以存储由AC发电机22产生的过剩电能，或者用来从能量型储能单元26和/或功率型储能单元27获得DC电压。功率变换器24包括壳体39、整流器40、换流器42、第一DC-DC变换器44、第二DC-DC变换器45、功率变换器控制器46和放电-充电控制器48。在一个实施例中，壳体39用来将整流器40、换流器42、第一DC-DC变换器44、第二DC-DC变换器45、控制器46和放电-充电控制器48保持在其中。在另一个实施例中，第一DC-DC变换器44和/或第二DC-DC变换器45设置在壳体39的外面。第一DC-DC变换器44可操作地连接在DC电压总线41和能量型储能单元26之间，且第二DC-DC变换器45可操作地连接在DC电压总线41和功率型储能单元27之间。
整流器40用来接收来自AC发电机22的AC电压，且对AC电压进行整流，以获得DC电压。整流器40将DC电压输出在DC电压总线41上。DC电压总线41将DC电压传送到换流器42、第一DC-DC变换器44和第二DC-DC变换器45上。
换流器42用来接收来自DC电压总线41的DC电压，且将DC电压转换成AC电压，此AC电压从换流器42输出到AC电网12。特别地，换流器42响应接收来自功率变换器控制器46的控制信号而将AC电压输出到AC电网12。另外，功率变换器控制器46响应接收来自风电场控制器30的控制信号而产生由换流器42所接收的控制信号。
第一DC-DC变换器44用来接收来自DC电压总线41的DC电压。第一DC-DC变换器44响应来自放电-充电控制器48的控制信号而调节DC电压的电压水平，且将DC电压输出到能量型储能单元26。能量型储能单元26接收来自第一DC-DC变换器44的DC电压输出，且将电能存储在其中。第一DC-DC变换器44进一步用来响应来自放电-充电控制器48的另一个控制信号而利用来自能量型储能单元26的电能输出DC电压到DC电压总线41上。类似于第一DC-DC变换器44，第二DC-DC变换器45用来接收来自DC电压总线41的DC电压。第二DC-DC变换器45响应来自放电-充电控制器48的控制信号而调节DC电压的电压水平，且将DC电压输出到功率型储能单元27。功率型储能单元27接收来自第二DC-DC变换器45的DC电压输出，且将电能存储在其中。第二DC-DC变换器45进一步用来响应来自放电-充电控制器48的另一个控制信号而利用来自功率型储能单元27的电能输出DC电压到DC电压总线41上。在一个实施例中，第一DC-DC变换器44和第二DC-DC变换器45为独立的装置。在另一个实施例中，第一DC-DC变换器44和第二DC-DC变换器45可以整合成一个装置，例如一个具有双通道的变换器。
功率变换器控制器46用来控制功率变换器24的操作。特别地，控制器46响应来自风电场控制器30的控制信号而产生控制信号，以促使换流器42将AC电压输出在AC电网12上。另外，控制器46产生另一个控制信号，以促使放电-充电控制器48指示DC-DC变换器44和/或45将电能存储到能量型储能单元26和/或功率型储能单元27中。另外，控制器46产生另一个控制信号，以促使放电-充电控制器48指示DC-DC变换器44和/或45使用存储在能量型储能单元26和/或功率型储能单元27中的电能来将DC电压输出在DC电压总线41上。如图所示，功率变换器控制器46可操作地连接到换流器42、放电-充电控制器48、风电场控制器30和风力涡轮机控制系统28。
放电-充电控制器48用来控制第一DC-DC变换器44的操作，从而使得第一DC-DC变换器44将DC电压输出到能量型储能单元26，以将电能存储在其中，或者将DC电压输出到DC电压总线41上。放电-充电控制器48用来控制第二DC-DC变换器45的操作，从而使得第二DC-DC变换器45将DC电压输出到功率型储能单元27，以将电能存储在其中，或者将DC电压输出到DC电压总线41上。
放电-充电控制器48用来控制对于能量型储能单元26和功率型储能单元27的总线需求功率在能量型储能单元26和DC电压总线41之间流动和/或在功率型储能单元27和DC电压总线41之间流动。总线需求功率对应于DC电压总线41上的DC-DC变换器44和45输出或输入的DC电压，其为从DC电压总线41流至能量型储能单元26和/或功率型储能单元27来给能量型储能单元26和/或功率型储能单元27充电的总功率，或者是从能量型储能单元26和/或功率型储能单元27流至DC电压总线41来给能量型储能单元26和/或功率型储能单元27放电的总功率。总线需求功率根据放电-充电控制器48的控制信号在能量型储能单元26和功率型储能单元27之间分配。
能量型储能单元26用来接收来自第一DC-DC变换器44的DC电压而将电能存储在其中。能量型储能单元26还可将DC电压输出到第一DC-DC变换器44。能量型储能单元26可指高比能量源或高能量密度能量源，单位重量能量密度可达到大约100W-hr/kg或更高。能量型储能单元26具有很大的容量可提供高能量。在一实施例中，能量型储能单元26包括电池或电池组，例如燃料电池、铅酸电池等。
功率型储能单元27用来接收来自第二DC-DC变换器45的DC电压而将电能存储在其中。功率型储能单元27还可将DC电压输出到第二DC-DC变换器45。功率型储能单元27能够快速提供高电流且能够高速率地接收能量，如此能够应付快速地功率变化。在一实施例中，功率型储能单元27包括超级电容。在一实施例中，超级电容具有串联的63个单元，其中每个单元的额定电压大约为2.7伏，每个单元的电容值大于1000法拉。
风力涡轮机控制系统28用来控制风力涡轮机20的操作。特别地，风力涡轮机控制系统28可控制风力涡轮机20的操作位置，且可响应接收自风电场控制器30的控制信号而控制风力涡轮机的最大旋转速度。
风电场控制器30用来控制从功率变换器24输出到AC电网12的电能的量。风电场控制器30产生由风力涡轮机控制系统28、功率变换器控制器46和放电-充电控制器48所接收的控制信号。
现在提供风电场发电系统10的运行的一般综述。风电场控制器30监视和控制从系统10输出的电能的实际量。通常，风电场控制器30将指示功率变换器控制器46将所有产生的电能输出到AC电网12。但是，如果风速高得足以允许AC发电机22产生多于需要的电能，则风电场控制器30可指示放电-充电控制器48将来自AC发电机22所产生的电能的至少一部分存储到能量型储能单元26和/或功率型储能单元27中。应当注意，对于存储最优化来说，可基于本地风条件来选择各个能量型储能单元26和功率型储能单元27的存储容量。如果风速太低以致于风力涡轮AC发电机22无法输出期望的电能量，则风电场控制器30可指示功率变换器24和放电-充电控制器48从本地能量型储能单元26和/或功率型储能单元27中提取电能，且将电能输出在AC电网12上。
图2所示为管理能量型储能单元26和功率型储能单元27的能量的能量管理方法50的一个实施例的流程图。在模块51中，产生对于能量型储能单元26和功率型储能单元27的净功率(或称作总需求功率)，净功率为DC电压总线41提供给能量型储能单元26和功率型储能单元27的总功率，或者是从能量型储能单元26和功率型储能单元27输出至DC电压总线41的总功率。根据AC电网12的需求功率和AC发电机22实际发出的功率之间的差值生成净功率。净功率为DC功率，其可以是正值或负值。风电场控制器30可用来产生净功率。前面提到的总线需求功率定义为充电模式和放电模式下的净功率的绝对值，其为正值。充电模式和放电模式下的能量管理在下文中将结合净功率分别进行描述。
模块53中，在能量型储能单元26和功率型储能单元27之间分配净功率，产生能量型储能单元26的初始功率指令和功率型储能单元27的初始功率指令。在模块55中，预测风速。风速可以通过传感器或建模等预测。风电场控制器30可以辅助预测风速。在模块57中，根据预测的风速生成功率型储能单元27的优化的荷电状态(State-of-Charge，SoC)。荷电状态指功率型储能单元27的电荷量(即功率型储能单元27内剩余的能量)与其可存储的最大电荷量的比例，一般表示为百分比。功率型储能单元27的荷电状态为功率型储能单元27的电压的平方与其最大额定电压的平方的百分比。荷电状态对应于功率型储能单元27的电压，如此功率型储能单元27的优化电压或需求电压可以根据预测的风速获得。当预测的风速较低时，功率型储能单元27的荷电状态和需求电压较高，如此功率型储能单元27可以准备好电能提供给AC电网12。当预测的风速较高时，功率型储能单元27的荷电状态和需求电压较低，如此功率型储能单元27可以准备好足够的容量来接收AC发电机22产生的多余的电能。
功率型储能单元27的需求电压VPS的表达式如下：
Figure BDA0000698894450000071
其中，Vmax为功率型储能单元27的额定电压。Vforecast为预测的风速。f(Vforecast)为关于Vforecast的单调递减函数。当预测的风速较大时，设置功率型储能单元27的荷电状态和需求电压较低使得功率型储能单元27有一定的空间来存储潜在的较大的充电能量。当预测的风速较小时，设置功率型储能单元27的荷电状态和需求电压较高使得功率型储能单元27储备有一定的电能来应对潜在的放电能量。
在模块58中，根据能量型储能单元26的初始功率指令、功率型储能单元27的初始功率指令和功率型储能单元27的荷电状态(或需求电压)生成能量型储能单元26的功率指令和功率型储能单元27的功率指令。在一些情况下，根据功率型储能单元27的荷电状态调节能量型储能单元26的初始功率指令和/或功率型储能单元27的初始功率指令来获得能量型储能单元26的功率指令和功率型储能单元27的功率指令。放电-充电控制器48可以用来执行模块53、57和58中的动作。
在模块59中，放电-充电控制器48根据能量型储能单元26的功率指令和功率型储能单元27的功率指令提供指令信号给DC-DC变换器44和45，DC-DC变换器44和45响应指令信号执行指令。
图3所示为用来执行图2的模块53中的分配净功率的步骤的能量分配单元60的一个实施例的示意图。能量分配单元60可以是放电-充电控制器48的一部分。下面结合能量分配单元60详细地描述净功率的分配。能量分配单元60包括基于规则能量分配子单元62，用来接收净功率并基于能量分配规则在能量型储能单元26和功率型储能单元27之间分配净功率产生能量型储能单元26的需求功率和功率型储能单元27的需求功率。
结合参考图4，图4所示为能量分配规则的一个实施例的曲线图。横坐标指示净功率，纵坐标指示能量型储能单元26或功率型储能单元27的需求功率。波形70说明了功率型储能单元27的需求功率和净功率之间的关系。波形72说明了能量型储能单元26的需求功率和净功率之间的关系。
能量型储能单元26和功率型储能单元27可以工作在充电模式下和放电模式下。在充电模式下，风力涡轮机20产生的电量大于AC电网12需求的电量，风力涡轮机20产生的电量的一部分(净功率)提供给能量型储能单元26和/或功率型储能单元27，给其充电。在放电模式下，风力涡轮机20产生的电量小于AC电网12需求的电量，能量型储能单元26和/或功率型储能单元27提供一部分电量(净功率)来满足AC电网12的需求的电量。在本实施例中，在充电模式下净功率为正值，而在放电模式下净功率为负值。在可选的实施例中，在充电模式下净功率为负值，而在放电模式下净功率为正值。在本实施例中，能量型储能单元26的需求功率和功率型储能单元27的需求功率的和等于净功率。
在充电模式和放电模式下，能量型储能单元26和功率型储能单元27工作在至少两种情况下：当对于能量型储能单元26和功率型储能单元27的总线需求功率低于门限功率时，放电-充电控制器48控制总线需求功率在能量型储能单元26和总线41之间流动；及当总线需求功率高于门限功率时，放电-充电控制器48控制一部分总线需求功率在能量型储能单元26和总线41之间流动，及控制另一部分总线需求功率在功率型储能单元27和总线41之间流动。门限功率为正值，其为充电模式下的充电门限功率的绝对值或放电模式下的放电门限功率的绝对值。下面分别说明充电模式和放电模式下的能量分配方式。
在充电模式下，净功率至少在两种情况下在能量型储能单元26和功率型储能单元27之间分配。在净功率低于充电门限功率的情况下，净功率全部提供给能量型储能单元26。
在净功率高于充电门限功率的情况下，净功率提供给能量型储能单元26和功率型储能单元27。在本实施例中，当提供给功率型储能单元27的功率低于功率型储能单元27的最大额定充电功率时，提供给能量型储能单元26的那部分的净功率大致等于充电门限功率，净功率剩下的部分提供给功率型储能单元27。最大充电额定功率表示功率型储能单元27能够充电的最大功率，其由功率型储能单元27的容量决定。在另一个实施例中，提供给能量型储能单元26的那部分净功率随着净功率的增大而稍微增大，剩下的净功率提供给功率型储能单元27。功率型储能单元27可以应付净功率的快速增大，因为功率型储能大约27充电速率很快。
在净功率高于充电门限功率的情况下，当净功率高于功率型储能单元27的最大额定充电功率和充电门限功率之和时，给功率型储能单元27提供最大额定充电功率。给能量型储能单元26提供剩下的净功率。
类似于充电模式，在放电模式下，当净功率的绝对值小于放电门限功率的绝对值时，能量型储能单元26输出的功率等于净功率的绝对值，即总线需求功率全部由能量型储能单元26来提供。否则，能量型储能单元26和功率型储能单元27共同提供总线需求功率。进一步地，在净功率的绝对值高于放电门限功率的绝对值的情况下，当净功率的绝对值小于功率型储能单元的最大额定放电功率的绝对值时，能量型储能单元26的需求功率大致等于放电门限功率，也即，能量型储能单元26提供的功率大致等于放电门限功率的绝对值。净功率的绝对值的剩余部分由功率型储能单元27提供。最大放电额定功率表示功率型储能单元27能够提供的最大功率，其由功率型储能单元27的容量决定。在另一个实施例中，能量型储能单元26提供的功率随着净功率的绝对值的增大而稍微增大。当净功率的绝对值高于功率型储能单元27的最大额定放电功率的绝对值时，功率型储能单元27提供的功率等于最大额定放电功率的绝对值，能量型储能大约26提供剩余的部分。
充电门限功率和放电门限功率可以根据能量型储能单元26的寿命、功率型储能单元27的充放电能力来确定，来保护能量型储能单元26、延迟能量型储能单元26的寿命并合理地利用功率型储能单元27的容量。能量型储能单元26可以接收或提供稳定变化的功率，功率型储能单元27可以应付快速变化的充放电功率。功率型储能单元27的最大充电额定功率和最大放电额定功率的绝对值可以统称为最大额定功率，其为正值。
在充电模式净功率为负值且放电模式净功率为正值的实施例中，充放电中的能量分配类似于前面所描述的能量分配，在此不再重复说明。但并不限于此，不排除净功率在充电模式和放电模式下均以正值执行功率分配或均以负值执行功率分配的实施例。
继续参考图3，在图示实施例中，斜率限制器64用来限制能量型储能单元26的需求功率的变化速率，产生能量型储能单元26的初始功率指令。能量型储能单元26的初始功率指令的上升和下降速率不大于斜率限制器64中设定的特定值。斜率限制器64中设定的该特定值根据能量型储能单元26的性能确定，防止能量型储能单元26充放电速率超过其最大变化速率。对应不同的能量型储能单元26，该特定值可相应地调整。在另一个实施例中，低通滤波器可以用来取代斜率限制器64，来过滤能量型储能单元26的需求功率，达到斜率限制器64类似的作用。在另一个实施例中，斜率限制器64和低通滤波器可以省略。
通过加法器66和68，能量型储能单元26的需求功率和初始功率指令之间的差值加至功率型储能单元27的需求功率产生功率型储能单元27的初始功率指令，也就是说，能量型储能单元26被斜率限制器64限制的功率由功率型储能单元27承担。如此，能量型储能单元26的初始功率指令和功率型储能单元27的初始功率指令的和等于两者的需求功率之和。
图5至图7所示为图2的模块53中净功率分配步骤的一个实施例的流程图。参考图5所示，模块74中，比较风力涡轮机产生功率和电网需求功率。如果风力涡轮机产生的功率大于电网需求功率，也即，净功率为正值，净功率在充电模式下进行分配，如模块76中所示。否则，净功率在放电模式下进行分配，如模块78中所示。
图6所示为图5的模块76中充电模式下能量分配的一个实施例的子流程图。模块761中，比较净功率和充电门限功率。在模块763中，当净功率大于充电门限功率时，比较功率型储能单元27的最大额定充电功率和净功率与充电门限功率之间的差值，来判断功率型储能单元27是否有容量来接收电量。
在模块767中，如果功率型储能单元27能够接收功率，能量型储能单元26被提供其初始功率指令，该初始功率指令等于充电门限功率，且功率型储能单元27被提供剩余的净功率(功率型储能单元27的初始功率指令)。该剩余的净功率为净功率和充电门限功率之间的差值，其小于功率型储能单元27的最大额定充电功率。否则，在模块769中，功率型储能单元27被提供的初始功率指令等于最大额定充电功率，能量型储能单元26被提供剩余的净功率。
在模块765中，在净功率低于充电门限功率的情况下，能量型储能单元26被提供全部的净功率。能量型储能单元26的初始功率指令等于净功率，功率型储能单元27的初始功率指令等于零。
图7所示为图5的模块78中放电模式下功率分配的一个实施例的子流程图。在模块781中，比较净功率和放电门限功率。在模块782中，当净功率小于放电门限功率，即净功率的绝对值大于放电门限功率的绝对值时，比较功率型储能单元27的最大额定放电功率的绝对值和净功率与放电门限功率的差值的绝对值，来确定功率型储能单元27能否提供足够的功率。在本实施例中，在放电模式下，净功率、放电门限功率和最大额定放电功率为负值，所以该些数值的绝对值或负数被用来比较和计算。在另一实施例中，在放电模式下，净功率、放电门限功率和最大额定放电功率为正值，该些数值可以直接用来比较或计算。在另一实施例中，充电模式下，净功率、充电门限功率和最大额定充电功率为负值，该些值的绝对值或负数可以用来比较和计算。
在模块784中，如果功率型储能单元27能够提供足够的功率，能量型储能单元26提供的能量等于放电门限功率的绝对值，也即，能量型储能单元26的初始功率指令等于放电门限功率，且功率型储能单元27的初始功率指令等于净功率和放电门限功率的差值。否则，模块785中，功率型储能单元27的初始功率指令等于其最大额定放电功率，能量型储能单元26的初始功率指令等于净功率和最大额定放电功率的差值。
模块783中，在净功率不小于放电门限功率的情况下，能量型储能单元26提供的能量等于净功率的绝对值。能量型储能单元26的初始功率指令等于净功率，功率型储能单元27的初始功率指令等于零。
图8所示为图2的模块58中根据功率型储能单元的荷电状态调整功率指令的一个实施例的子流程图。比较功率型储能单元27的电压和需求电压。在本实施例中，在需求电压上下设有一较窄的电压需求范围，需求电压在电压需求范围内。电压需求范围的上限略高于需求电压，下限略低于需求电压。
例如，电压需求范围的上限等于需求电压加上一个余裕值。在一实施例中，余裕值为5伏，但不限制于该值。电压需求范围的下限等于需求电压减去该余裕值或其他小的数值。在本实施例中，模块581中，功率型储能单元27的电压与电压需求范围的下限比较。
模块582中，当功率型储能单元27的电压低于电压需求范围的下限时，能量型储能单元26提供额外的功率给功率型储能单元27充电。能量型储能单元26和功率型储能单元27的初始功率指令根据能量型储能单元26提供给功率型储能单元27的额外的功率进行调整产生能量型储能单元26的功率指令和功率型储能单元27的功率指令。
模块583中，当功率型储能单元27的电压不低于电压需求范围的下限时，进一步判断功率型储能单元27的电压是否高于电压需求范围的上限。模块584中，当功率型储能单元27的电压高于电压需求范围的上限时，功率型储能单元27提供额外的功率给能量型储能单元26充电。能量型储能单元26和功率型储能单元27的初始功率指令根据功率型储能单元27提供给能量型储能单元26的额外的功率进行调整产生能量型储能单元26的功率指令和功率型储能单元27的功率指令。模块585中，当功率型储能单元27的电压在电压需求范围内时，能量型储能单元26的功率指令等于能量型储能单元26的初始功率指令，且功率型储能单元27的功率指令等于功率型储能单元27的初始功率指令。如此，功率型储能单元27的电压一直保持在电压需求范围内，电压需求范围会随着预测风速的变化而变化。从而可以保证功率型储能单元27一直准备好在预测风速低时提供功率给AC电网12或在预测风速高时从风力涡轮机20接收功率。
在另一实施例中，功率型储能单元27的电压先与电压需求范围的上限比较，在电压不高于上限时再与电压需求范围的下限比较。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (20)

1.一种发电系统，其特征在于，其包括：
总线；
至少两个变换器；
能量型储能单元；
功率型储能单元，所述能量型储能单元和所述功率型储能单元通过各自对应的变换器并联至所述总线；以及
控制器，配置为通过所述对应的变换器控制所述能量型储能单元和所述功率型储能单元在充电模式和放电模式下工作在至少两种情况下：
当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的总线需求功率低于门限功率时，所述控制器控制所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动而不在所述功率型储能单元和所述总线之间流动；以及
当所述总线需求功率高于所述门限功率时，所述控制器控制一部分所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动，并且控制另一部分所述总线需求功率在所述功率型储能单元和所述总线之间流动，
所述控制器还配置为根据预测的风速生成所述功率型储能单元的优化的荷电状态。
2.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：在所述功率型储能单元的电压超出所述功率型储能单元的电压需求范围时，所述控制器配置为控制功率在所述能量型储能单元和所述功率型储能单元之间流动，来维持所述功率型储能单元的电压在所述电压需求范围内。
3.如权利要求2所述的发电系统，其特征在于：所述控制器配置为预测风速并且根据预测的风速生成所述功率型储能单元的电压需求，并且其中所述电压需求包含在所述电压需求范围内。
4.如权利要求3所述的发电系统，其特征在于：所述控制器配置为根据所述功率型储能单元的额定电压生成所述功率型储能单元的所述电压需求。
5.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：在对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述门限功率的情况下，当流过所述功率型储能单元的功率低于所述功率型储能单元的最大额定功率时，所述控制器配置为控制在所述能量型储能单元和所述总线之间流动的一部分所述总线需求功率等于所述门限功率。
6.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：在对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述门限功率的情况下，当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述功率型储能单元的最大额定功率和所述门限功率的和时，所述控制器配置为控制在所述功率型储能单元和所述总线之间流动的一部分所述总线需求功率等于所述功率型储能单元的所述最大额定功率。
7.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述控制器包括斜率限制器，配置为限制所述能量型储能单元和所述总线之间流动的功率的变化速率。
8.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述控制器包括低通滤波器，用来过滤所述能量型储能单元和所述总线之间流动的功率。
9.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述发电系统进一步包括发电装置，配置为产生交流电。
10.如权利要求9所述的发电系统，其特征在于：所述控制器配置为根据所述发电装置产生的交流电的功率和电网需求功率之间的差值生成对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率。
11.一种能量管理方法，其特征在于，其包括：
提供能量型储能单元和功率型储能单元，所述能量型储能单元和所述功率型储能单元通过各自对应的变换器并联至总线；以及
通过所述对应的变换器控制所述能量型储能单元和所述功率型储能单元在充电模式和放电模式下工作在至少两种情况下：
当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的总线需求功率低于门限功率时，控制所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动而不在所述功率型储能单元和所述总线之间流动；以及
当所述总线需求功率高于所述门限功率时，控制一部分所述总线需求功率在所述能量型储能单元和所述总线之间流动，并且控制另一部分所述总线需求功率在所述功率型储能单元和所述总线之间流动，
所述能量管理方法还包括：根据预测的风速生成所述功率型储能单元的优化的荷电状态。
12.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法进一步包括在所述功率型储能单元的电压超出所述功率型储能单元的电压需求范围时，控制功率在所述能量型储能单元和所述功率型储能单元之间流动，来维持所述功率型储能单元的电压在所述电压需求范围内。
13.如权利要求12所述的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法进一步包括预测风速并且根据预测的风速生成所述功率型储能单元的电压需求，并且其中所述电压需求包含在所述电压需求范围内。
14.如权利要求13所述的能量管理方法，其特征在于：所述功率型储能单元的所述电压需求根据所述功率型储能单元的额定电压生成。
15.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：在对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述门限功率的情况下，当流过所述功率型储能单元的功率低于所述功率型储能单元的最大额定功率时，在所述能量型储能单元和所述总线之间流动的一部分所述总线需求功率等于所述门限功率。
16.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：在对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述门限功率的情况下，当对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率高于所述功率型储能单元的最大额定功率和所述门限功率的和时，在所述功率型储能单元和所述总线之间流动的一部分所述总线需求功率等于所述功率型储能单元的所述最大额定功率。
17.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法进一步包括通过斜率限制器限制所述能量型储能单元和所述总线之间流动的功率的变化速率。
18.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法进一步包括通过低通滤波器过滤所述能量型储能单元和所述总线之间流动的功率。
19.如权利要求11所述的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法进一步包括通过发电装置产生交流电。
20.如权利要求19所述的能量管理方法，其特征在于：根据所述发电装置产生的交流电的功率和电网需求功率之间的差值生成对于所述能量型储能单元和所述功率型储能单元的所述总线需求功率。
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