考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,?SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。     

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.     

模块化电池储能系统SOC估算采样优化研究

模块化电池储能系统在大容量领域具有良好的应用前景。但模块化电池储能系统中电池电流本征上包含直流、工频、二倍频和开关频率成分。此处建立了模块化储能系统中的电池工况模型,分析提出了电池管理系统(BMS)的采样频率优化方法。搭建了模块化多电平电池储能系统实验平台,基于安时积分法和扩展卡尔曼滤波算法验证了所提采样频率优化方法。优化的采样频率和采样窗口选择,可在降低BMS硬件和运算处理要求的同时,确保不同荷电状态(SOC)估算方法的精度。     

利用电池储能辅助传统机组二次调频优化

负荷侧电量需求的不断攀升以及电网侧新型能源的大量接入给电网的调频能力带来了严峻挑战,仅依靠传统机组进行系统的频率调节已经无法满足电网需求。利用电池储能快速响应、可双向调节的固有特性与传统机组相互配合,可有效改善调频效果。因此,如何设置储能与传统机组相互配合动作的控制策略是十分重要的。针对储能以频率恢复效果最优和电池荷电状态维持情况最佳为目标,建立优化控制策略,同时为减少储能系统的频繁动作,传统机组开始运行后,调速器爬坡率接近最大变化速率时,在保证频率可以得到维持恢复的同时,储能自适应减少动作。通过MATLAB/Simulink搭建储能辅助二次调频的两种典型场景,对方案进行仿真证明,在优化了调频效果的同时使储能SOC得到了维持,同时也减少了储能系统的不必要动作。     

考虑规模化电池储能SOC一致性的电力系统二次调频控制策略

针对规模化电池储能参与电力系统二次调频问题,提出了考虑储能荷电状态（state of charge,SOC）的分层协调控制策略。在区域控制中心层,给出了考虑二次调频需求和储能SOC水平的二次调频功率分配策略,使储能SOC尽可能地维持在正常工作区间,以确保储能持续参与二次调频的能力;在储能站层,采用分布式协同控制算法实现了二次调频功率指令跟踪,并保证各组储能单元SOC趋于一致以提升储能系统的综合运行性能。最后,通过两区域互联电力系统仿真,验证了所提出的规模化储能参与二次调频控制策略的有效性。     

基于SOC的储能削峰填谷控制策略

针对削峰填谷问题,以一天24 h为一个周期,在储能系统初始状态不变的前提下,使得储能参与到电网当中,在电网高峰时放电低谷时充电,从而达到储能对电力系统削峰填谷的目的。基于储能系统荷电状态（SOC）提出其削峰填谷的控制策略,并在该策略下,分别给出储能元件在恒功率和变功率出力方式下参与电网削峰填谷应用的额定功率P0以及其容量W。算例分析仿真储能元件不同出力方式下参与电网削峰填谷的效果。根据评价储能系统参与配电网削峰填谷的评价指标,对比储能分别以恒功率和变功率出力削峰填谷的效果,结果表明储能系统不同出力方式均可改善负荷峰谷差过大的问题,同时验证了所提储能削峰填谷控制策略的有效性。     

基于电池荷电状态和可变滤波时间常数的储能控制方法

针对可再生能源输出功率波动性大且随机性强的特点,在计及储能电池使用寿命等约束条件的基础上,提出了一种基于实测电池荷电状态的可变滤波时间常数储能控制方法。该方法通过实时调节储能系统的输出功率,对可再生能源输出功率中某一特定频段的波动成分进行补偿;同时根据电池的荷电状态值,对滤波时间常数进行调节,从而使电池的荷电状态值稳定在一定的范围内,避免了电池的过充/放电。在PSCAD中搭建的光储系统仿真模型,验证了所述方法的有效性。     

考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略

随着储能辅助常规机组参与调频在电力系统中得到规模化的应用,如何制定合理的储能出力控制策略来实现储能和常规机组互补协调运行是储能调频应用中的关键问题。文中基于实时状态感知与综合研判,利用Logistic回归函数,构建储能自适应调频和自恢复储能荷电状态(SOC)两种工况的控制规律;将区域控制偏差信号划分成不同的状态区间以定量描述电网二次调频备用容量状态,得到电网调频需求和运行状态限制,兼顾储能调频能力及SOC自恢复需求,确定储能在不同区间上的出力目标和动作深度,实现储能和常规机组参与二次调频互补协调运行。在MATLAB/Simulink中构建储能参与二次调频两种典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在改善调频效果和储能SOC维持效果以及提高常规机组利用率等方面具有优势。     

基于灵敏度分析的储能电池参与二次调频控制策略

针对储能电池参与电网二次调频,基于灵敏度分析,提出了一种综合区域控制误差(ACE)信号分配模式和传统的区域控制需求(ARR)信号分配模式优点的控制策略。首先,针对ACE和ARR信号分配模式,在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性,据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法;计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制,依据动态调频容量指标,提出确定储能电池动作深度的方法;最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略,并给出相应的实现流程。结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明,结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能,而且充分利用各调频电源的技术优势。     

低惯量下电力系统频率特性分析及电池储能调频控制策略综述

随着“碳达峰、碳中和”及建立新型电力系统战略目标的提出,越来越多的传统机组被新能源机组逐步替代,造成电力系统的惯量水平持续走低,低惯量下有功冲击事件愈演愈烈,电力系统频率稳定性正面临严峻的挑战。从电力系统惯量定义出发,介绍影响惯量水平的相关因素。基于惯量定义分析高比例新能源并网后系统惯量水平的变化趋势,剖析惯量水平与频率稳定的关联关系。分析了低惯量水平给电力系统带来的3点新特性：传统惯量支撑资源稀缺、惯量水平评估难度加大和多种频率调整资源协调难度增加。在此基础上,从发电侧、电网侧、负荷侧和储能等角度介绍了提升电力系统频率稳定的方法和策略。从不同应用场景重点分析了电池储能在参与电力系统频率调整时的控制策略并对其优缺点进行详细的分析。最后,展望了低惯量电力系统中储能参与频率调整的协调控制策略。     

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。     

电池储能参与电网一次调频的优化综合控制策略

为研究电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)参与电网一次调频的高效性控制策略.本文在对电力系统调频需求进行分析与储能电池荷电状态(State Of Charge,SOC)考虑的基础上,提出一种兼顾电网调频需求与储能电池SOC状态的一次调频综合控制策略,给出不同荷电状态下的控...     

基于双回路SOC调节的风电场功率平滑控制策略

针对风电并网发电系统的功率波动问题,本文研究了一种基于双回路SOC调节的混合储能系统风电场功率平滑控制策略。对含有全钒液流电池和锂电池的混合储能系统,通过双回路SOC调节控制,合理分配锂电池和液流电池的实际输出功率,并实时更新混合储能的荷电状态。该控制策略实现了风电有功功率的平滑需求,并且使锂电池和全钒液流电池的SOC值稳定在安全范围内,可以有效减少锂电池的充放电次数,达到保护电池的目的。通过仿真实验,验证了该控制方法的有效性。     

基于SOC预测的火储联合调频控制策略

随着常规火电机组和储能系统联合参与调频在电力系统中取得规模化应用,储能系统和火电机组联合调频控制策略成为二次调频的关键问题。基于两阶段储能荷电状态(state of charge, SOC)实时预测方法,对调频系统完成跟踪自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令后的荷电状态进行主动预测;参考预测所得SOC数据和AGC指令,得到兼顾系统调频能力及储能SOC状态的联合前馈控制指令,确定火电机组和储能系统不同状态下的出力目标,实现储能和火电机组对AGC指令跟踪的互补协调运行。同时,在储能系统内部引入基于荷电状态的储能单体均衡策略,优化储能系统SOC一致性,提升储能系统整体动作深度。在MATLAB/Simulink中构建联合调频典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在优化AGC指令跟踪效果、提升系统综合调频指标及改善储能单体SOC状态等方面具有显著优势。     

考虑电池储能系统荷电状态的近海可再生能源综合发电协调控制

近海可再生能源综合发电系统融合近海风电、波浪能发电以及潮流能发电于体,其输出功率具有较大的随机波动特性。为减小功率波动对电网的不利影响,采用电池储能对综合发电系统的输出功率进行平滑。在此基础上,考虑电池的荷电状态,提出了在防止电池过充过放的同时尽可能保持系统输出功率平稳的协调控制策略。当荷电状态维持在正常水平时,通过电池的充放电控制平抑功率波动;当电池发生过充电时,通过风电和潮流能机组的超速与变桨距协调控制,降低发电机侧输出功率;当电池发生过放电时,通过降低网侧输出功率设定值使电池恢复到正常工作状态。算例结果验证了上述方法的正确性和有效性。     

计及SOC影响的电化学储能系统低电压穿越控制策略

针对电化学储能现有低电压穿越控制策略未计及荷电状态(state of charge, SOC)动态特性导致其在低SOC场景下出现过放这一问题,设计并引入自适应调节系数来表征低电压穿越期间SOC对储能单元输出有功电流的影响,进而提出一种计及SOC动态特性与充放电状态的电化学储能系统低电压穿越控制策略。该控制策略基于并网规范的电压和频率要求,结合工程实际应用对自适应调节系数进行定量设计,使得系统故障期间储能单元输出的有功电流能够根据SOC大小动态调整。仿真结果表明,该控制策略在低SOC场景下能够有效限制有功电流输出,减缓放电速度,从而避免小容量、大放电倍率储能单元出现因SOC越限而退出运行的风险,并减小低电压穿越过程中多个储能单元之间的SOC极差。通过与传统的低电压穿越策略对比验证了所提策略的有效性。     

混合储能参与风力发电场的调频控制策略研究∗

在“双碳经济”新模式下,风电装机量的大幅度增加降低了电力系统的惯性和频率调节能力.针对现行单 一蓄电池储能存在的调频速率慢、充放电循环次数少的问题,提出一种混合储能参与风电场调频的控制策略.利用飞 轮-蓄电池新型混合储能模式优化储能系统结构,以飞轮储能充放电优先的原则,充分发挥2种储能优势;再结合虚 拟同步发电机控制策略,在满足风电场频率调节需求的同时, 为电力系统提供一定的阻尼和惯量支持; 最后通过 MATLAB/Simulink仿真平台搭建风-储系统模型,对比单一蓄电池储能,验证所提策略的有效性.     

基于混合储能的风电并网调频控制策略

大规模风电并网使系统惯性下降,导致系统被扰动影响后频率波动增大,降低了系统的抗干扰能力和频率稳定性。而随着并网风机规模的增加,这种趋势也更加明显。鉴于此,提出了基于IR-PFR的储能系统控制策略,分别针对频率的惯性响应与下垂控制,实现对混合储能系统的控制,进而提高系统频率响应的抗干扰能力。通过MATLAB/Simulink仿真平台上搭建仿真模型进行仿真,结果表明,该系统可以补偿大规模风电接入电力系统导致的频率波动,以及负载突然增大带来的频率变化,更快地恢复到正常状态。因此,混合储能系统可以有效应用于风电并网系统的一次调频过程中。     

储能电池与常规机组配合参与一次调频的自适应控制策略

为充分发挥电池储能系统与常规机组在一次调频中的各自优势,文中对储能采用下垂控制与虚拟惯性控制结合的控制策略,通过设置随频率偏差变化而调整的下垂系数,实现增发功率在常规机组与储能之间的合理分配;为避免储能电池发生过充过放现象,提出一种考虑SOC反馈调整出力的自适应控制策略;电网中储能容量配置不如常规机组,设计一种储能适时投入与退出调频的控制策略,使储能在频率急剧变化或偏移至常规机组一次调频能力范围外时投入调频;在频率基本稳定时储能平稳退出调频以保持SOC。最后利用Digsilent/PowerFactory软件对区域电网分别进行阶跃负荷扰动和连续负荷扰动仿真实验,结果表明在阶跃扰动下该控制策略可显著改善暂态频率特性,在连续扰动下可以兼顾频率偏移指标与SOC的保持。     

基于多时间尺度的储能调峰调频协同控制策略

储能(Energy Storage,ES)仅参与电网单一场景(调峰或调频)控制,利用率低.首先,提出一种基于ES荷电状态(State of charge,SoC)的调峰调频工作区域划分方法和协同控制策略,可实现ES在调峰与调频控制间切换,进而提高利用率.其次,为进一步提高ES调峰调频效果,在调峰单一场景中分别提出变功率...