电池储能系统建模及其对电网暂态稳定影响的研究

蓄电池蓄能系统是提高电力系统瞬态稳定与供电品质的核心技术。从理论上研究了新型储能系统在稳定新能源发电波动、保障系统备用能力、快速反应等方面的作用。     

考虑性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性建模与评估EI北大核心CSCD

功率、能量密度相对均衡的大规模电池储能在新型电力系统中具有广阔应用前景。然而,电池储能的可靠运行与工作环境温度强相关。一方面,异常温度加快电池容量衰减;另一方面,热失控现象极易导致系统严重故障,但现有关于电池储能系统可靠性的研究未有效考虑热效应及其传播的影响。针对此问题,该文提出计及性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性分析方法。首先,构建考虑拓扑结构的电池储能系统模糊多状态模型,在故障数据相对缺乏的条件下科学描述电池正常、衰减、完全故障等性能水平和对应概率;结合电池循环寿命模型以及性能分布均值与温度的随变关系,量化不同环境温度下,电池在各时刻的性能衰减程度。然后,从电池组内热量传递角度,建立电池储能系统热失控传播模型,以预测不同电池达到热失控临界温度的时序。在此基础上,构建电池储能系统可靠性评估指标和流程。最后,结合测试系统验证所提模型和方法的有效性,说明单个电池高温下的性能突变对整个储能系统的性能有明显影响。     

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...     

电压暂降对配电系统可靠性影响及其评估指标的研究

通过研究现代电网及其负荷的特点,针对电压暂降对用户的影响及电力市场按质论价的需求,论证了考虑电压暂降需对供电可靠性指标体系予以补充和修正的必要性.在此基础上,提出了事件次数、暂降能量两个补充指标,以及一个暂降经济损失评价指标,它们可以作为电压暂降的独立质量考核指标.文中还提出了将电压暂降纳入到供电可靠性定义中的思路,并探讨性地给出了计及暂降等效时间的供电可靠率修正指标RS＊.最后,通过算例说明了电压暂降对供电可靠率的影响大小,其结果表现在可靠率指标的千分位上,且可靠性等级越高,电压暂降对其影响比重越大.     

电池储能系统的动态模型及其控制特性分析

随着智能电网的发展,具有波动性、间歇性的可再生能源发电大规模接入电网,影响电网运行的稳定性,需要借助储能技术以提高电网接纳能力。传统扩容方式受限于输电走廊布局等资源限制与负荷需求不断增长之间的矛盾,引入储能技术不仅可以有效地缓解这一矛盾,还能够延缓设备的更新投资,提高网络资源和设施利用率。与此同时,储能技术的引入将提高用户分布式能源接入的能力和应对灾变的能力,可以更好地保证供电可靠性,改善电能质量,并起到削峰填谷的作用。首先介绍了电池储能系统的组成及其典型结构,分析了电池储能系统动态模型并阐述了其工作原理,搭建了电池储能系统的动态仿真模型,并对所提出的电池储能系统动态模型进行了电磁暂态仿真分析与研究。     

配电系统可靠性评估算法综述

配电系统是电力系统中直接针对用户的环节,是连结发输电组合系统与用户的桥梁,因而,其对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直接。同时,电力系统可靠性越来越为人们所重视。为此,以配电网络可靠性为研究对象,对多种配电网络可靠性评估算法进行了综述与比较分析,指出了算法的优缺点。另外,对工程上常用的配电系统可靠性指标进行了详细的说明与分析。     

一种配电系统可靠性评估新方法

本文介绍了配电系统各元件的可靠性参数的求解方法,并探讨了一种基于Monte-Carlo仿真法的配电系统可靠性评估模型与方法。实例计算表明该方法是有效可行的。     

基于智能电表数据的电池储能容量配置优化

针对电池储能系统的储能容量优化问题,本文基于智能电表获取用户的用电数据,并用不同方法获得典型日负荷,同时考虑了电池储能系统的投资成本和维护成本,结合基于分时电价的充放电策略,建立了以最大收益为目标的最优化模型.最后,使用遗传算法结合可行性法则对算例进行了求解,对比了使用不同方法得到的典型日负荷,使用最大日负荷法可得到更...     

中压配电系统可靠性分析

以银川地区中压配电系统为研究对象,通过银川市区与银川各县(市)中压用户供电可靠性数据的比较,分析了配电系统结线方式、硬件管理、运行管理等影响可靠性的因素,提出了提高中压配电系统可靠性的技术与管理措施.     

基于改进状态转移模型的配电系统可靠性评估

根据配电系统中断路器、分段开关、联络开关等可操作性元件的动态特性建立系统的状态转移模型.因系统中可操作元件数量有限,所以模型中状态的数量也就相应比较少.基于状态转移模型,对所有静态元件,包括变压器、线路,进行一次、二次分类,而对每类元件仅模拟一次故障情况下系统的状态转移,计算出各状态的故障率和故障持续时间.然后通过简单的倍乘和叠加运算计算出各负荷点的可靠性指标.该状态转移模型考虑了继电保护元件故障的影响,且算法结构简单,相对于网络等值法,计算冗余小,计算速度快.通过对IEEE RBTS试验算例的分析和比较,验证了该模型和算法的有效性.     

考虑蓄电池空间分布的协调控制策略

随着配电网不断的复杂化以及主动配电网、智能电网等概念的提出,在配电网中将可能有多个储能系统存在,而当前对储能系统的运行研究主要集中在时间上的优化,很少有涉及其在空间上的优化。提出一种两阶段蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)运行控制策略制定方法:一阶段以储能套利与削峰收益之和最大为目标,根据分时电价划分充放电时间段,将所有储能系统看作一个整体,在时间周期上制定总的运行控制策略;二阶段在一阶段基础上进行空间二次优化,考虑网络结构,以降低网损所得收益最大为目标,对各储能系统在各时间段上的充放电功率进行分配。最后以修改的IEEE 33节点系统作为算例,验证了本文所提方法的有效性。     

大容量静止无功发生器与电池储能的集成

将传统的大容量静止无功发生器(STATCOM)装置与储能装置集成,能够显著增加和提高STATCOM的功能和性能。文中讨论了电池储能和STATCOM集成系统的特点,介绍了所采用的功率变换器拓扑结构和开关切换策略,对所提出的集成电池储能的STATCOM系统进行了仿真研究。仿真结果证明了所提出的STATCOM与电池储能集成系统的有效性和实用性。     

考虑电池组不一致性的储能系统建模及仿真

在当前电池组建模中,往往忽略内部参数差异,将其简化为单体进行仿真。但是,对于电池储能系统,其规模较大,内部单体参数往往差异明显,需要考虑不一致性建模。通过对电池单体和电池组进行循环寿命测试,研究电池老化过程中参数的变化规律。在此基础上,搭建了适合于储能电站优化设计、控制策略参考的考虑不一致性的电池储能系统的详细模型,并将该模型应用于储能系统平抑风电波动的仿真。仿真结果显示,详细模型能够比简化模型提供更优的控制参考。     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

考虑分布式发电增长模式的电池储能系统多阶段容量配置方法

主动配电网的投资主体呈多样化发展,电力系统规划方案应科学地协同各主动元件,如分布式发电(distributed generation,DG)的客观接入模式。以配电公司综合收益为目标,提出一种考虑分布式发电增长模式的储能系统(battery energy storage system,BESS)多阶段容量配置方法。该方法可有效计及BESS运行套利模型与全寿命周期管理,得到匹配DG阶段式发展的BESS最佳配置策略,将面向终态场景的长尺度规划扩展到多阶段场景的适应性规划。测试算例结果表明,所提方法能适应不同的DG增长模式,在提升清洁能源渗透率同时有效提高了设备利用率。     

储能电池荷电状态与平抑风电出力波动协调运行策略

采用电池储能系统(battery energy storage system,BESS)平滑风电功率波动可以优化风电场出力特性,提高风电场输出功率的稳定性。为了延长BESS的使用寿命,需最大限度控制BESS的荷电状态(state of charge,SOC)在限定区间内,以便拥有足够的容量进行下一时刻的充放电动作,从而带来更好的平滑效果。为此,提出了一种运行策略,该策略由2种控制算法组成,系统运行时,根据风电功率波动量的大小决定采用何种算法,2种算法依据风电场实际运行状况相互切换。仿真结果表明,该策略与传统低通滤波相比,不仅拥有较好的平抑效果,还能让BESS的SOC在合理的区间内,从而延长了BESS的使用寿命,节约了储能投资成本。     

含超前控制的风储系统滚动最优控制策略

新一轮电力体制改革要求进一步提高风电跟踪计划能力,电池储能为此提供了途径但成本较高。为提高其经济性,提出一种风电场电池储能最优控制策略,其以最优化模型为核心,并包含超前滚动优化算法。最优化模型以储能下令次数最少为优化目标,包含统计学控制效果约束及荷电状态、死区控制等储能运行约束。超前滚动优化算法利用超短期风电功率预测,在统计学控制效果的每一个10min考核周期内进行实时的滚动超前控制,并不断修正预测误差的影响,保证各项约束得到满足。仿真结果表明,所提最优控制策略显著提高了风电跟踪计划精度,并在此前提下大幅减少了储能下令次数,且对超短期风电功率预测误差具备一定的抗干扰能力。     

考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法

规模间歇电源并网引起的电网频率问题,导致对引入储能辅助调频的研究越发迫切。提出一种考虑储能电池参与一次调频技术经济模型的容量配置方法。阐述了储能电池功率和容量设计的通用方法;通过分析储能电池在调频运行过程中的成本和效益,基于全寿命周期理论,运用净现值法结合仿真模型构建储能电池参与一次调频的技术经济模型;设计了一种储能电池参与一次调频的充放电策略,在此基础上,考虑受风电出力波动影响的电网综合负荷,从与之对应的电网频率信号波动特性出发,在确定的电网调频及储能电池运行要求约束下,得出调频效果最优、经济性最优以及两者综合最优目标下的储能电池容量配置方案。仿真结果表明了该方法的合理性及有效性。本研究有助于推动储能电池在辅助调频服务上的示范与工程化应用。     

可向特定负荷定时限独立供电的储能系统优化配置

在新能源发电密集接入区的配电网用户侧配置储能设备可作为多能互补分布式能源综合利用的有效补充,能提高能源系统综合效率并满足用户对提高供电可靠性的要求。蓄电池储能系统在供电系统正常运行状态下可以消纳或平抑新能源发电功率的波动;在供电系统故障状态下,储能系统可向特定负荷提供一定时限的独立供电。以蓄电池储能系统全寿命周期内的年投资回报率最大为目标,在保证供电区域内特定负荷定时限独立供电的前提下,研究储能系统的最优配置。首先,建立包括蓄电池全寿命周期内\"低储高发\"的套利收入在内的4项收益指标和全寿命周期成本的经济效益模型。然后,提出一种通过提取关键影响因子逐步简化优化模型的方法。最后,通过算例分析比较了铅炭电池、磷酸铁锂离子电池和梯次电池在保证特定负荷1h独立供电下的储能配置和年投资回报率,验证了所建模型和求解方法的可行性。