全数字控制的锂电池储能并网系统的设计与实现

设计了一种锂电池储能并网系统,以SKiiP功率模块作为主要功率器件,采用DSP- FPGA的全数字控制方式,完成锂电池储能系统的充放电功能.根据系统的特点,整个系统采取分层控制策略,并网系统能完成对锂电池储能系统的恒流/恒压充电,同时双向功率流动的变换器能向电网反馈能量以满足电网功率峰值需求.采用SVPWM技术,并在同步旋转坐标系下实现系统电流解耦控制和高功率因数运行.实验结果表明,按照所提方法设计的锂电池储能并网系统能够稳定地并网运行,整个系统结构紧凑,可靠性高.     

锂电池馈电并网系统的设计与实现

针对锂电池在生产流程中需要进行充放电的特性,设计了锂电池能量并网回收系统。该系统能够以锂电池的低压直流电压为输入,完成直流升压及逆变并网的功能,将生产锂电池过程中放电的能量回馈到电网,实现节约能源的目的。文中详细叙述了系统中DC/DC变换器、三相并网逆变器以及控制方法的设计思路和过程。实验结果表明,按照文中方法设计的样机能够稳定地并网运行。     

一种双级变换器储能并网结构的新型模型预测法

针对储能并网系统中采用的双级变换器结构,论文提出一种新型模型预测控制方法。该方法在保证并网功率恒定和直流链电容电压稳定基础上,对直流链电容中流通电流建立了相应的价值函数。新型模型预测控制方法能够有效降低直流链电容中流通电流的大小,对电容使用寿命的提高有很大帮助。最后对文中所提出的新型模型预测控制方法进行了仿真和实验验证,结果表明该算法能够有效减小直流链电容中流通电流的大小。     

储能变换器并网运行模式切换控制研究

基于虚拟同步发电机(VSG)技术的储能变换器并网运行时,由于自身功率限制,容易出现电网频率波动时无法实现调频和恒功率控制,从而产生功率限额或功率偏差问题。在此提出一种适用于并网工况的虚拟同步储能变换器的恒功率控制及其运行模式切换策略。该控制策略使得储能变换器具备惯性和阻尼特性,且能实现无锁相环自同步并网恒功率运行。因此,该控制及模式切换策略对解决多储能变换器并网运行时系统频率扰动产生的动态环流和功率振荡问题具有参考意义。通过仿真和实验结果验证,所提控制及模式切换策略对于储能变换器的友好并网运行实用有效。     

基于微电网锂电池储能控制系统的设计

锂电池储能是微电网储能电站的重要组成部分,针对微电网锂电池管理系统的模块进行研究,对锂电池管理系统进行了硬件和软件的设计,搭建了系统硬件的总体框架,进行了供电电路、信号采集电路、充放电控制模块电路的设计,并介绍了锂电池管理系统的主程序设计流程。     

基于CAN总线的锂电池储能监控系统设计与实现

随着大规模储能技术的发展,储能监控系统作为储能系统的重要组成部分,在保证合理调度、有序用电、人员安全方面起着不可替代的作用.文章在以.NET为体系架构的基础上,设计并实现了基于CAN总线的200 kW·h锂电池储能监控系统,该系统主要由信息采集系统和各级服务器监控系统2部分组成.此系统通过在江苏双登集团储能试点性项目的应用中得到验证,运行稳定可靠,在一定程度上满足了用户的要求.     

超级电容器储能系统并网控制研究

以超级电容器作为储能元件设计了超级电容器储能并网系统,并将无差拍控制应用到超级电容器储能系统的并网控制中,能实现对并网系统的有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善了并网系统的电能质量和稳定性.通过仿真验证了所提方法的正确性,结果表明:所设计的并网系统控制简单、灵活性强,随时可以实现无冲击并网,可提高系统效率,可控性良好.     

储能电站并网测试技术研究与实现

随着储能技术及大型储能电站建设的不断发展,亟待对储能电站进行并网测试以保证其并网后安全运行。首先根据储能电站构成,分析了并网测试指标及具体测试方法;其次,在保证被测储能系统完整性的前提下,研制开发了储能电站并网一体化测试平台,并详细介绍了该平台的软硬件开发及功能设计方案;最后,基于测试平台工程应用场景,介绍了测试装置现场接线方式,提出了储能电站并网测试实施方案。实际工程应用表明了所提出的测试平台及测试方案的可行性。     

储能锂电池容量测试技术研究

储能系统能有效改善间歇式电源可控性,提高其并网应用能力,而锂离子电池由于其比能量大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等众多特点,在大规模储能应用中占据重要地位.锂电池容量测试对储能系统的运行维护及能量管理有指导意义.文章分析了电池容量及其影响因素,介绍了容量测试标准,最后提出了一种现场的储能锂电池容量测试方法.     

电池储能管理系统控制策略的设计与实现

从储能系统的应用角度出发,通过理论的研究,并结合实际的工程项目,论述了满充放及电池容量标定控制策略、恒功率/恒电流按时间控制策略、固定运行模式控制策略、光储协调控制策略以及负荷预测与削峰填谷等几种常用的储能系统控制策略设计和工程实现。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

电池储能系统的非线性控制器

电池储能系统具有快速、独立地输出有功/无功的潜在能力,在负荷平定、不间断电源、电能质量治理等方面具有很高的应用价值。文中以NaS（钠硫）电池为例,根据其在充/放电周期中端电压变化较大的特点,设计了包括DC-DC斩波调压电路和DC-AC整流/逆变电路在内的电网接入系统,建立了包括电池在内的装置数学模型并提出适用于该装置的控制策略。充分考虑了控制对象的非线性特点,采用反馈精确线性化的方法进行分析和控制器设计。仿真结果证明该控制策略具有良好的稳定性和动态响应,在电池参数存在差异的情况下能保持各组电池电流均衡。     

计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略

为了有效地平抑风电场的功率波动,提高风电场的并网特性,增强风电场并网运行的经济性和可靠性,提出了一种计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略。首先,从经济学角度分析储能系统的充放电特性,考虑不同控制方式对储能系统寿命的影响;其次,采用分层-分区控制方式对风储电站进行协调控制,上层根据电网调度需求,考虑分时电价政策对集中式储能和整个风电场级进行协调功率控制,下层考虑区域内分布式储能和多台风电机组间的协调功率控制;最后,采用改进遗传算法对分层优化控制模型求解。结果表明:所提出的基于储能寿命损耗的风储电站优化控制方法实现了风储电站中储能系统及风机出力的合理分配,在延长储能寿命的同时提高了电网对风电的消纳能力,使得整个风电场运行经济性显著提高。     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

电池储能系统在电力系统中的应用

电池储能系统（BESS）是一种新兴的FACTS器件。具有控制有功功率流的能力,能够同时对接入点的有功功率和无功功率进行调节,为高压输电系统提供快速的响应容量,有效提高了电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。介绍了电池储能系统的基本原理、特点和国外的应用情况,并对它在电力系统中的不同应用进行了综述。     

用于储能系统的梯次利用锂电池组均衡策略设计

以北京奥运会纯电动大巴车用淘汰锰酸锂电池为研究对象,在研究车用淘汰电池容量和内阻特性的基础上,分析其梯次利用于电池储能系统可能带来的更严重的电池组一致性问题。结合电池一致性评价方法,分析了基于电池组容量利用率的均衡判据。针对电池储能系统削峰填谷的应用特点,提出了以电池组容量利用最大化为目标的在线均衡策略。最后,设计了电池组充电均衡电路并搭建了电池组均衡测试平台进行实验,验证了在线均衡系统及控制策略的可行性和可靠性。     

可再生能源发电中的电池储能系统综述

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。文中简要介绍了锂离子、钠硫和全钒液流3种新型蓄电池技术的特点、应用现状和有待解决的关键技术。重点分析了可再生能源发电中电池储能系统的构建方案,包括配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成。总结了储能系统在可再生能源发电中的应用现状,指出了电池储能系统构建及运行需要关注的问题。