分布式储能电池运行工况及性能检测分析

储能系统运行工况及电池性能是储能技术研究的重点。基于风电场跟踪计划出力模式下储能电池的实际运行曲线,提出一种基于因子分析法和聚类分析法的储能电池工况重构方法。深入研究储能电池的荷电状态（state of charge,SOC）,提出将扩展卡尔曼粒子滤波（extended kalman particle filter,EKPF）算法用于电池性能检测。实验结果表明：采用因子分析法和聚类分析法可有效辨识出特征参数向量并构建储能电池工况,提出的EKPF算法能正确估算储能电池SOC,为储能电池运行工况的构建和储能电池的性能测试提供参考依据。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

风电场储能电池典型工况提取研究

提出了一种基于实测数据统计分析的风电场储能电池典型工况提取方法。采集河北省某风电场储能电池平滑功率输出应用模式下的充放电功率数据,对储能电池典型工况进行了提取。典型工况可以用于实验室内模拟实际应用工况,获取储能电池在相应工况下关于寿命及安全问题的一系列特性参数,为储能电池领域将来建立完整的评价体系和制定恰当的工况检测标准提供了一定的参考依据。     

面向电网调频应用的电池储能电源仿真模型

对面向电网调频的电池储能电源模型展开了研究。首先,通过深入分析调频工况的幅值和充放电频率特点,总结了电池储能电源的出力特征;然后,介绍了电池储能电源电磁暂态模型的形成过程,在此基础上,提出了满足调频研究需求的仿真模型及其参数辨识方法;最后,基于多个磷酸铁锂电池的实验数据,采用改进的遗传算法辨识出仿真模型中的参数,并基于调频工况进行了验证分析。分析结果表明,模型仿真数据与实际储能的运行数据及特性相吻合,误差在1%以内,且提出的仿真模型结构合理,可较好地满足一次调频、二次调频以及其他秒级至分钟级的应用需求。     

基于运行概率特征的电力储能系统测试工况设计方法

目前国内已投运大容量储能电站使用的电池大多数为电动汽车电池生产线所生产的产品,测试其产品性能的方法多为标准工况或电动汽车行驶工况。分析某大容量储能电站各种控制模式下历史运行数据,提出一种大容量储能电站典型测试工况的设计方法,以电流幅值分布、电流变化率及充放电转换次数作为特征值,综合考虑重复周期内能量转移代数和为0。算例中1 h典型测试工况与真实运行工况特征值概率分布总误差小于2%,实现了基于典型测试工况的锂电池模组性能衰减实验室测试,为研究储能电站电池选型和性能评估提供了技术手段。     

提高风储发电经济性的双储能系统模型预测控制方法

储能系统可以有效降低风电规模化接入对电力系统造成的影响。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,单储能频繁充放电切换将影响储能电池的使用年限,降低经济性。因此,文中提出了一种双储能电池的模型预测控制方法。首先,建立双储能风力发电系统的数学模型,分析储能输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能出力最优和基于储能能量状态改变双储能出力约束的模型预测控制策略;最后,利用实际风场数据,与单一储能模型预测控制对比,仿真结果表明在相同储能容量和平滑效果下,所提方法显著地降低了储能充放电切换,延长储能使用周期,并通过分析储能运行成本的经济性,验证了所提方法的优越性。     

储能电池平抑光伏发电波动的应用

合理的储能技术能够有效缓解光伏发电对电网带来的负面影响。该文在验证了光伏波动低频特性的基础上,提出利用储能电池平抑光伏出力短期波动的运行策略及储能电池最优容量的评估方法。通过光伏出力预测,控制储能电池的存储与输出功率,减小光伏出力的不确定性。基于储能电池单位成本下最长利用时间,建立电池最优容量的数学模型。通过实例验证,总结了影响电池最优容量的关键因素,在实现光伏出力可调节的前提下,最大效率地利用储能电池。     

模块化储能系统工况测试方法

储能系统在可再生能源应用中具有多种功能,研究模块化储能系统在大规模可再生能源各种应用中的适用性是当前研究的热点之一。文中构建并分析了模块化储能系统工况测试曲线。通过因子分析对储能系统跟踪计划出力、输出功率平滑、跟踪与平滑组合工况片段的特征参数进行压缩,选出能代表原始片段大部分特征信息的公因子来进行K-means聚类分析,采用每一类的代表性测试工况片段构建工况测试曲线。分析结果表明:采用因子分析和聚类分析方法,可有效辨识出各种应用工况测试曲线的特征参数,并评价提供量化特征参数值,明晰了各种应用中储能系统的工作状态及其时间占比。从而实现了有针对性的开展可再生能源应用中的储能系统工况适用性的评价。     

面向经济评估的电池储能系统工况特征量嵌入性研究

储能系统的投资过程主要包括初始购置、运维和置换三个阶段,不同的应用工况将对电池储能系统的寿命衰减速率产生差异化影响,进而影响其成本投入过程,也是储能系统经济评估中的必要考虑因素。面向储能系统的经济性动态评估,首先定义温度、倍率、放电深度(Depth of Discharge, DOD)、充放电频次等作为储能工况特征量。基于工况特征量与电池寿命损耗之间的关联关系,建立了计及工况特征参量的储能系统出力模型和成本模型。基于全寿命周期成本模型(Life Cycle Cost, LCC)和遗传算法,分析了工况特征量在储能成本评估中考虑的必要性及其影响程度。最后,在平抑光伏波动和负荷侧削峰填谷两种工况下展开算例分析,验证了在储能规划过程中考虑工况特征量的必要性。该研究将为储能规划阶段的经济性评估提供理论依据与数据基础。     

基于移动平均法和风电波动率约束的电池储能系统平滑风电出力控制策略

利用电池储能系统平滑风电功率波动可以提高风力发电功率输出的稳定性。针对风电出力的间歇性和波动性,基于移动平均算法,在同时考虑储能系统的荷电状态（state of charge,SOC）和风电功率波动率的情况下提出了一种平滑风电功率控制策略,并与传统一阶低通滤波平滑风电功率方法进行对比。通过Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性,在平滑风电并网功率的同时可以有效减少储能使用次数与储能能量。     

考虑储能荷电状态平抑风电功率的抛物线规则变滤波时间常数方法

利用电池储能系统平滑风电功率波动提高风力发电并网的可靠性,考虑储能系统荷电状态的调节问题,提出一种抛物线规则变滤波时间常数的电池储能系统平滑风电功率控制策略。通过抛物线规则变滤波时间常数算法获得风储系统有功功率并网目标值,经过变化率限制、荷电状态功率修正、功率限幅等环节获得电池储能系统实际出力,下达给储能变流器进行对电池的充放电动作,平滑风电功率,保证SOC维持在安全范围。通过MATLAB仿真验证该策略的可行性和有效性。。     

基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法

合理优化风/光/储容量配比是实现大规模区域电网新能源高效利用的基础.提出一种基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法.首先,考虑了新能源与储能的运行特性、装机容量、新能源弃电率、新能源发电量占比等约束条件,建立以全网新能源发电量最大为目标的多区域风/光装机容量优化模型,并通过引入系统负荷匹配偏差约束来保证系统...     

基于SOC调整的光伏电站储能系统调控策略

光伏（PV）发电输出功率具有波动幅度大和随机性强的特点,大规模并网光伏电站需要电池储能系统（BESS）对输出功率波动进行平滑抑制,以降低对电网的冲击。提出了一种衡量不同BESS控制策略抑制PV功率波动能力的评价指标,针对现有基本功率平滑控制策略的不足,提出基于电池荷电状态(SOC)调整输出的储能功率控制策略。通过调节BESS输出功率,对PV输出功率中较高频段波动成分进行补偿,并且在储能电池荷电状态（SOC）偏高/低时对输出功率加以自适应调整,在不削弱补偿效果的前提下,将SOC维持在正常范围内。仿真结果表明所提方法在光伏输出波动剧烈时仍有较好的平滑效果,并且对电池容量的需求较小。     

风储联合系统中双电池SOC波动越限优化研究

本文分析了风储联合系统风功率平滑应用场景中双电池系统荷电状态(state of charge,SOC)波动越限问题,并提出一种改进控制策略。该策略通过风功率预测实现SOC波动越限预测,进而合理设置双电池系统充放电状态切换时刻,有效避免SOC波动越限,维持储能系统良好的充放电深度。基于两种湍流风速的仿真结果验证了本文改进控制策略的有效性和优越性。     

风储联合发电系统电池荷电状态和功率偏差控制策略

提出了一种新型的基于风电功率预测偏差和电池荷电状态(SOC)反馈的储能系统控制策略,通过预测结果计算风电功率的变化偏差,得出完全补偿波动所需的储能系统充放电功率,引入补偿系数联合求解获得储能系统的充放电控制指令。同时,建立了补偿系数的动态优化模型,包括长时间尺度下基于输出功率波动和电池容量变化指标的基准补偿系数寻优模型,短时间尺度下基于电池SOC指标和充放电状态的补偿系数快速修正模型。算法采用的最优求解和SOC指标具有广泛的适应性,便于推广不同容量储能系统在风电功率平滑中的应用,可以兼顾储能电池的寿命和输出功率的平滑性。算例结合风电场的功率实测数据,进行储能系统配置仿真,验证了该控制策略能够最大程度发挥储能系统能力,在维持电池能量稳定前提下,平抑风电场输出功率的波动。     

考虑超短期负荷预测的储能电池参与电网一次调频控制策略

考虑电力系统调频效果和储能容量,提出一种储能参与电网一次调频的出力策略。通过超短期负荷预测曲线得到调频需求,提出了基于双层模糊控制的动态荷电状态(SOC)基准储能容量恢复策略,并给出了储能电池参与一次调频的效果评价指标与储能SOC健康度评价指标。最后,以典型区域电网为例,对所提策略在2种典型工况下进行仿真分析并与常规控制策略比较。结果表明,所提策略能够有效改善调频效果和储能SOC健康状态。     

储能系统的荷电状态管理策略及其影响评价

针对储能系统的荷电状态(SOC)调节问题,提出了一种基于变滤波时间常数低通滤波方法的储能SOC管理策略,并引入波动谐波含量和电池等效循环寿命来评价管理策略的效果。首先,从电力系统运行的角度对各频段的风电/光伏发电功率波动对电网频率的影响进行分析,为管理策略提供设计依据。然后,给出了所提出的SOC管理策略的原理和控制结构,并在风电/光伏发电功率波动频率分析的基础上,设计了低通滤波器的可变滤波时间常数控制规则和充放电功率限幅策略。最后,针对所提出的SOC管理策略进行了波动平抑仿真实验,并采用波动谐波含量和电池等效循环寿命对实验结果进行了评价分析,实验结果验证了策略的有效性。     

典型蓄电池的建模与荷电状态估算的对比研究

研究不同蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)的变化特征有助于在实际应用过程中对蓄电池类型进行选择。基于铅酸电池、磷酸铁锂电池、全钒液流电池3种典型蓄电池模型,采用电池容量修正过的改进安时计量法和改进安时-卡尔曼预测法(Ah-Kal法),对各电池在不同充放电模式下,用MATLAB软件编程得到两种估算方法下的SOC变化曲线。通过SOC对比曲线可以发现铅酸电池的自放电较严重,循环寿命短;磷酸铁锂电池可迅速提供大功率;而全钒液流电池适合作为长期大容量储能支持。同时,改进安时计量法和Ah-Kal的估算结果基本相同,验证了Ah-Kal法的正确性。