全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响,应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳,减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性,并在此基础上建立了电池模型,充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性,提出了一种VRB储能优化配置策略,利用遗传算法进行求解,在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析,验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳,减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

储能技术在电力系统中的研究进展

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、锂离子电池储能、液流电池储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态,比较了各种储能技术的优缺点,并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。     

电池储能系统机电暂态仿真模型

电池储能技术可用于改善电网暂态响应,提高电网抗扰动能力,受到广泛关注。但传统仿真软件缺少准确的电池储能系统组件模型,一定程度上影响了分析储能系统响应特性的准确度。提出一种计及电池充放电功率及充放电次数限制的无时延电池储能系统机电暂态模型。该模型由有功/无功解耦控制部分、模型接口部分以及储能系统限制环节三部分组成。利用电力系统分析综合程序,基于节点电流注入法对控制模型进行搭建,并选取EPRI-7标准系统进行仿真分析,仿真结果表明该模型具有良好的植入性,并且在给定工况下具有与理论分析一致的出力特性。     

基于改进K-means聚类的电力市场下分布式储能系统经济性调控模型

随着电力市场的发展和电储能技术经济性的不断提升,在配电网中大量接入分布式储能系统已成为一种发展趋势。为了提高分布式储能技术参与电网运行的经济性,解决其高成本与低收益之间的矛盾,建立了一种基于K-means聚类的电力市场下分布式储能系统优化调控模型。该模型能够平衡运行过程中分布式储能系统个体之间寿命损耗的差异,降低总运行成本,并提高运行过程中分布式储能系统总体的调控潜力。以电力市场下参数不同的500个储能系统1天的运行过程为例进行验证,试验结果证明了所提调控模型的可行性和有效性,为分布式储能技术参与电网运行提供了新思路。     

风电功率波动平抑下储能出力与平滑能力的动态优化控制策略

风电场并网处布置储能系统能改善并网经济性,平抑风电并网功率波动。然而,储能出力优化电网运行性能受储能系统的功率、容量和能量状态等诸多因素影响。本文引入储能电池出力能力指标,设计了保护储能电池和保障并网功率平衡能力的多目标优化模型,提出一种基于储能荷电状态模糊动态调节的模型预测控制策略,在整体上保证储能出力最小水平,在局部储能高充/放电区域的时段内提高储能充/放电出力能力,并将本文方法与传统模型预测方法进行仿真对比。结果表明,在相同储能配置比例下,本文方法能有效平抑风电功率波动,综合指标均优于传统模型预测方法,在优化负荷功率波动的同时也提高了储能系统的功率支撑能力,平衡了储能输出和平滑能力的矛盾。     

储能技术在电力系统中的应用

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源利用率等重要作用.对此,介绍了中国电力系统建设对储能技术的迫切要求,并阐述了电池储能、电磁储能和机械储能等储能技术的发展现状.对电池储能、超级电容器与蓄电池混合储能和飞轮储能在电网中的应用分别作了说明,最后展望了储能技术未来的发展方向.     

电池储能提高电网薄弱节点电压稳定性的研究

电池储能技术凭借其快速、准确的功率响应能力成为在电力系统中平抑电压波动、改善电压质量的有效方法之一.首先,在分析储能系统的暂态特性的基础上,利用电力系统分析软件PSASP对CEPRI-36节点系统进行电压稳定计算,于系统起始稳态运行时和电压稳定达到极限时分别采取灵敏度分析和模态分析,得出系统的电压薄弱节点.其次,提出一种考虑有功调节死区及无功功率限制的电池储能系统机电暂态模型,并对该储能模型接入薄弱点以提高薄弱点电压稳定性.进行了仿真分析,结果表明该模型可改善薄弱点电压稳定性,并且接入薄弱节点较接入其他节点在维持电压稳定方面具有优越性.     

面向广义负荷的电池储能系统等效建模研究

随着电池储能系统在电网中应用日益广泛,配电网综合负荷特性应当计及电池储能系统的动态特性,建立适用于广义负荷建模的电池储能系统仿真模型。基于软件仿真环境搭建了电池储能系统并网仿真平台,研究了电池储能系统在并网母线处的动态特性,提出了一种含电压源、电阻以及惯性环节的电池储能系统的外特性等效模型;分析了提出模型在泛化能力方面的不足及其原因,在此基础上,提出了一种基于模型参数修正的改进模型结构。仿真结果表明,提出的模型能较好地描述电池储能系统的动态特性,而改进模型则有效提高了提出模型的泛化能力。     

全钒液流电池储能系统的仿真研究

储能具有调峰幅度大、响应速度快等优点,对未来电网发展具有深远的影响。近年来,储能技术迅猛发展,为充分发挥全钒液流电池储能系统相较于传统电池储能技术的优势,对全钒液流电池储能系统进行了仿真研究。首先,根据全钒液流电池的基本结构分析了其原理及特性,搭建了全钒液流电池的电气模型。然后,对储能逆变器连接储能电池和电网的两种控制策略,定功率(PQ)控制策略和定电压频率(VF)控制策略分别进行了建模和仿真验证。最后,以北海热电厂为实际应用场景,将所搭建的储能电站模型应用于黑启动方案中。启动储能逆变器后,北海热电厂的厂用母线电压可以稳定维持在0.96 p.u,表明了利用储能电站进行黑启动的可行性,验证了储能电站模型的有效性。     

适用于蒙西电网的大规模储能技术分析

随着蒙西电网风电、光伏装机容量不断增加,风电、光伏渗透率不断提高。由于新能源发电的随机波动性和间歇性,使得电网调峰、调频问题尤为严峻。按照国家相关政策,我国将逐步推广100 MW级全钒液流电池储能系统、10 MW级钠硫电池储能系统和100 MW级锂离子电池储能系统等储能技术。对锂电池、全钒液流电池及铅炭电池3种储能技术进行仿真计算,验证了铅炭电池的调峰性能及经济性最优。并以磷酸铁锂电池储能技术为例,分析了储能技术应用于电网调频的作用。分析结果表明,大规模储能技术在蒙西电网调频、调峰以及黑启动等方面有较大的应用前景。     

储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势

分布式发电能够充分利用可再生能源实现节能减排,是集中式发电的有效补充,利用储能系统的双向功率能力和灵活调节特性可以提高系统对分布式电源的接纳能力,具有广阔的应用前景。首先汇总了多种主流储能技术目前在电力系统中的应用规模及其本体关键参数,并从储能设备自身特点和电力系统对储能的需求出发,分析各储能技术的优势和不足,提出了可能突破的方向及发展预期,然后从应对分布式可再生能源大量接入给电网带来的问题出发,归纳了储能技术在融合分布式可再生能源方面的应用模式,分析了国内外的应用现状及不足,最后从本体发展和应用技术层面探讨了储能技术的未来发展方向。     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池（VRB）储能装置。设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力。对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证。仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快。     

模块化多电平电池储能系统功率控制与均衡策略研究

大量可再生能源接入电网会影响电网的稳定性和电能质量。电池储能系统作为可再生能源与电网间传递电能的接口,具有平抑功率波动、调频调压、提高电网运行稳定性的作用。基于模块化多电平变流器（modular multi-level converter,MMC）的电池储能系统（battery energy storage system,BESS）有利于削弱电池不一致性所引起的短板效应,通过功率控制实现电池模块间的均衡。该文分析了MMC-BESS的拓扑结构;针对MMC-BESS的直流侧、交流侧建立数学模型,通过控制能量的流动,提出一种对直流侧和交流侧的功率控制策略,以解决相间SOC均衡、桥臂SOC均衡、子模块间SOC均衡的问题,避免电池过充、过放,提高电池利用率;通过仿真模型验证了所提控制策略的有效性。     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池(VRB)储能装置.设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力.对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证.仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快.     

含蓄电池储能的永磁直驱风力发电系统并网研究

风力发电系统输出功率的随机性和波动性,给大规模风电并网带来严重挑战。为了有效地改善永磁直驱风力发电系统并网特性,在直流侧增加蓄电池储能装置。设计了储能电池侧双向DC/DC变换器的控制策略,建立了含有储能电池的风力发电系统仿真模型。分别仿真分析了电网侧需求功率变化以及风速变化时系统的动态响应特性。仿真结果证明,增加蓄电池储能装置可以有效地提高永磁直驱风电系统并网特性。     

基于频域分析的储能变流器控制相互作用研究

随着电化学储能技术的发展与经济性的提高,电池储能电站迅速在电力系统中得到应用。电池储能系统依赖基于电力电子技术的储能变流器实现并网,其并网动态特性受到储能变流器控制算法的影响。本文以典型储能系统的一次结构为基础,建立了电池储能系统并网频域动态模型。通过模型中的自稳环路与相互作用环路,结合频域分析法研究了储能变流器控制相互作用引发系统高频振荡的机理。基于MATLAB/SIMULINK平台的仿真研究验证了理论分析的正确性。     

含大规模储能的多端直流输电系统协调控制策略

近年来,储能和直流输电系统作为大规模新能源发电并网、消纳和远距离传输的关键技术,得到了迅猛发展。然而,规模储能的接入增加了电网调度复杂性,对电网安全稳定带来挑战。为了解决上述难点,提出了含大规模储能的多端直流输电系统协调控制方法。首先,分析了可再生能源及储能并网模型,给出了风电、光伏及储能的控制策略;其次,提出了风、火、光、储多端直流输电系统的综合能源控制策略;最后,通过系统仿真,验证了文章所提控制策略的有效性。研究表明,基于所提控制策略,电网加入储能系统后,各种工况下受端电网功率波动范围均在±5％以内,系统达到稳定状态响应时间均小于0.5 s,使得受端电网具有快速调节能力,提高了新能源富集区域电网的稳定运行能力。     

分布式可再生能源领域中储能的应用现状及发展趋势

分布式发电能够充分利用可再生能源实现节能减排,是集中式发电的有效补充,利用储能系统的双向功率能力和灵活调节特性可以提高系统对分布式电源的接纳能力,具有广阔的应用前景。从应对分布式可再生能源大量接入给电网带来的问题出发,归纳了储能技术在融合分布式可再生能源方面的应用模式,分析了国内外的应用现状及不足,最后从本体发展和应用技术层面探讨了储能技术的未来发展方向。     

计及SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略

考虑电池储能系统自身容量限制下提升一次频率响应的自适应性,提出一种计及荷电状态(SOC)的电池储能系统一次调频综合控制策略.建立电池储能系统一次调频动态模型,对比分析了虚拟惯性与虚拟下垂控制对电网频率偏差的调节特性.设计考虑SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略,并引入一种由综合考虑频率偏差及其变化率的输入系数与计及电池储能系统SOC的反馈系数相结合的自适应因子,输入系数由模糊逻辑控制器自适应调节,反馈系数通过回归函数自适应调节.最后搭建仿真模型进行阶跃和连续负荷扰动工况下不同控制策略对比分析,仿真结果验证了所提控制策略能自适应控制电池储能系统出力,有效提升一次调频效果.     

多时间尺度的电池储能系统建模及分析应用

大容量电池储能技术的快速发展及应用为大规模风电的接入与消纳提供了新的解决思路与方法,但电池储能在电力系统应用中的建模问题一直没能得到较好的解决。建立基于戴维南等效电路的电池储能系统仿真模型,并在模型中计及电池荷电状态和充放电电流对模型参数的影响,同时提出基于实验数据拟合模型参数的方法。在此基础上,分析讨论该模型在电力系统不同应用场景中的主导因素,建立适用于多时间尺度的电池储能仿真模型,并通过实测电压电流曲线验证了模型的有效性。最后以平抑风电中长期波动性为例,通过计算机仿真采用戴维南等效电路简化模型的电池储能平抑风电输出波动的效果,并比较与采用常规恒功率模型时的优点及对储能容量规划的影响。