计及循环寿命的电网调频储能容量优化配置

针对储能电池参与电网调频时的容量配置问题,提出一种优化配置方法。综合考虑了储能电池的各项成本以及参与调频时可获得的收益,并且引入了储能电池的容量保持率模型,利用数值拟合的方法对不同放电深度给储能电池循环寿命造成的影响进行了定量分析与计算;同时基于区域控制误差信号,以储能运行特性和电网调频需求为约束条件,获取储能电池在调频过程中的出力序列,以此对储能的功率容量和能量容量进行优化配置。最后利用实际电网数据进行仿真验证,对不同放电深度下储能配置的技术与经济特性进行了对比分析,给出了使整体经济性最优的储能放电深度。仿真结果表明,所提配置方法可以灵活协调储能配置方案的经济性与技术性。     

电池储能系统可靠性建模及其对配电系统可靠性的影响

储能系统的可靠性和运行策略对接入电力系统的可靠性有着重要影响,基于此背景,在分析并网储能系统物理结构的基础上,运用状态空间法建立电池储能系统的可靠性模型,并获得其等效可靠性参数。采用可靠性评估软件RAMSES,对电池储能系统在配电系统中的不同配置方案进行可靠性评估。对电池储能系统工作在充电和放电模式下接入配电系统的可靠性进行综合分析,结论表明储能系统对配电系统可靠性的影响与接入区域负载率、接入母线可靠性等因素有关。在最优配置下,储能系统能较大提高配电系统可靠性。     

计及电池寿命的储能参与调频市场收益分析

储能作为重要的高弹性资源,能够为电网运行提供调峰、调频等辅助服务。针对电力市场环境下储能参与调频市场机制与考虑储能寿命的收益模型开展研究。基于基本市场框架建立了储能参与调频市场收益模型,分析储能充放电速率、充放电深度和储能荷电状态对储能电池寿命衰减的影响,通过类雨流计数法考虑了储能循环寿命对调频收益的影响。根据浙江电力市场典型方式仿真数据,对不同储能电站规模、储能放电容量及电池100%充放电深度循环寿命次数下的储能参与调频市场全寿命周期收益进行仿真分析,为相关研究提供参考。     

基于列车运行工况的城轨地面式混合储能系统控制策略研究

电池/超级电容混合储能系统兼具功率密度大和能量密度高的特点.根据城市轨道交通实际线路条件和运行状况,建立仿真模型.通过分析不同发车间隔下剩余再生制动能量的分布和混合储能系统功率分配策略对系统的影响,考虑到电池和超级电容两种储能元件的特性不同,提出基于列车运行工况的动态比例分配策略.该控制策略分为充电模式和放电模式.在充电模式下,通过判别列车运行工况调整功率分配比例,减少电池的使用,提高装置寿命与节能效果;在放电模式下,功率分配比随电池荷电状态动态调整,防止电池过充、过放.最后给出了北京地铁实际线路参数下2MW混合储能系统的仿真结果,验证了该策略的有效性.     

基于小波复合模型的锂电池阻抗特性研究

储能系统是实现智能电网能量双向流动的重要支撑条件,而大规模成组技术是大规模锂电池储能系统的发展瓶颈。针对锂电池放电时电压特性,将小波分析理论与锂电池等效电路模型相结合,并对SOC(State Of Charge,电池剩余容量)、电池内阻、放电时间之间的三维关系开展了研究,得出电池内阻随放电时间和SOC的变化在不同阶段有不同的变化趋势的结论,提出了电池管理系统中的单体电池切除的理论判断依据,预计对SOC的精确估计有较大的借鉴意义。     

考虑电池储能寿命模型的发电计划优化

电池储能的寿命将受到其运行方式的影响。对规模化电池储能接入电力系统的发电计划优化问题进行了研究,重点考虑了电池储能的寿命模型及其在不同运行方式下的折损与经济性。文中依据电池寿命的影响机理和半经验模型,针对全系统优化的简化建模的要求,归纳出了基于交换功率和基于放电深度两类电池寿命模型,其中基于放电深度的模型可进一步区分为考虑日循环次数和等效循环次数两种计算方式。接着,将电池寿命模型分别内嵌到电力系统的机组组合问题中进行一体化的优化求解,构建了一个混合整数线性规划的数学模型。最后,通过算例分析比较了不同模型的适用性与建模效果。     

基于MMC的电池储能系统的控制策略

为了更好的实现对电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)的充、放电控制,将模块化多电平技术(Modular Multilevel Converter,MMC)与电池储能系统相结合,对该电池储能系统在两相旋转坐标系dq下的数学模型以功率控制为出发点,分别就电池储能系统交流接口和直流接口的电流控制进行了讨论分析。在MATLAB/Simulink环境下的实验仿真证明了相关分析,验证了该控制策略的合理性。     

基于可变寿命模型的电池储能容量优化配置

针对电池储能(BESS)在实际运行过程中的使用寿命变化特征,建立BESS的可变经济使用寿命预测模型。基于电力系统中电池储能系统的静态功能(即削峰填谷),提出基于可变寿命模型的电池储能容量规划模型。该模型以系统净收益最大为目标,合理评估了电池储能承担调峰功能的能源节约效益、环保效益以及容量替代效益,并综合考虑了放电深度对电池使用寿命的影响。以IEEE RTS-96系统为例,对电池储能系统容量优化配置进行研究,仿真结果表明了所提模型的有效性。     

基于MMC的光伏发电-电池储能系统控制策略

将模块化多电平(MMC)技术与电池储能相结合,提出了一种基于模块化多电平技术的光伏发电-电池储能系统的拓扑结构,并对该系统的核心环节——基于MMC的电池储能系统(BESS)进行了研究。以功率控制为出发点,分别对BESS交流接口和直流接口的电流控制进行了讨论分析,提出了一种适合于光伏发电-储能一体化系统充电与放电的控制策略。在Matlab/Simulink环境下的仿真证明了相关分析以及控制策略的合理性。     

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。     

液态金属电池储能系统在光氢耦合微电网中的优化配置

液态金属电池是一种新型电池,其与氢储能共同构成的综合储能系统可以很好地满足微电网的需求。首先为该综合储能系统设计了一套以经济性最优为原则的调度方案,使两种储能装置协调配合,共同平抑并网光伏电能的功率波动。其次,仿真计算该调度方案下的液态金属电池配置成本、微电网年利润、电池预期使用寿命、电池容量不足的天数等指标,并利用这4项指标构建液态金属电池储能系统性能的综合评价模型。最后,以某光氢耦合微电网为例,利用上述模型对不同容量液态金属电池的性能进行评价,得出了电池的最优配置容量。     

Economic Analysis of Hybrid Battery Energy Storage Systems Applied to Frequency Control in Power System

The battery energy storage system (BESS) is prospective energy storage in the smart grid, and the hybrid energy storage system (HESS), using two different kinds of battery, is also being studied to achieve better performance and the lower cost than the single‐battery‐type BESS. However, the cost issue has not yet been evaluated explicitly. On the other hand, BESS has been studied and offers promise for ancillary service, although HESS has not been applied to frequency control in power systems. This paper focuses on the application of HESS to frequency control and its economic analysis. In this paper, the important battery characteristics in the application to a power system are introduced and two kinds of HESS are evaluated in terms of their cost when applied to frequency control. In addition, the cost HESS is used for peak shift as well as frequency control is analyzed.     

超导储能蓄电池混合储能在风力发电中的应用

风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响,需要电力储能装置来提高并网性能,而常用的单一电池储能由于受到充放电次数的限制而易损坏。在建立用于平滑风电功率波动的超导储能和电池储能的混合储能模型基础上,设计超导储能用于平抑高频尖峰功率,电池储能用于平抑低频波动功率,并给出了两种储能装置的功率和容量确定方法。算例的仿真结果表明该方法同单一电池储能相比,可以有效地平抑风场并网的功率波动并减小电池的功率等级,减少电池的充放电次数和放电深度,从而延长了电池使用寿命。     

Integration of a StatCom and battery energy storage

The integration of an energy storage system, such as battery energy storage (BESS), into a FACTS device can provide dynamic decentralized active power capabilities and much needed flexibility for mitigating transmission level power flow problems. This paper introduces an integrated StatCom/BESS for the improvement of dynamic and transient stability and transmission capability; compares the performance of the different FACTS/BESS combinations, and provides experimental verification of the proposed controls on a scaled StatCom/BESS system     

分布式电池储能系统参与自动发电控制的协调控制方法

分布式电池储能系统(BESS)的协调控制是储能应用中的关键问题。针对聚合多样性BESS参与自动发电控制的应用场景,文中首先提出了基于BESS集群荷电状态(SOC)的集群能量平衡反馈控制结构;然后针对充放电损耗与电池老化建立了BESS的服务成本模型,定义了每个控制周期的边际损耗成本和边际老化成本,据此提出了基于市场机制的无需迭代的控制方法,实现了控制目标在BESS集群内的实时最优分配;最后在仿真中对比了BESS聚合器的多种SOC控制方法以及BESS的多种协调控制方法,验证了所提出方法的有效性。     

用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

针对可再生能源(大型风电场和光伏电站)电站侧蓄电池储能电站(BESS)平抑随机输出功率渡动的功能定位,建立了基于钠硫电池的储能电站动态性能分析与评价模型.根据电网对可再生能源功率输出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了BESS动态充放电控制策略和2种运行优化目标,建立了不同的评价指标,以便从各种角度对BESS的动态效...     

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。     

电池储能电站在风力发电中的应用研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。     

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。