考虑电池储能系统荷电状态的有功功率协调控制

微电网孤岛运行时,若供需存在较长时间的不平衡,传统的无互联信号线有功功率协调控制可能导致电池储能系统(BESS)荷电状态(SOC)超出安全运行范围。针对该问题,提出了一种考虑SOC的多BESS与可再生能源(RES)间的分布式有功功率协调控制策略。该方法通过基于瞬时功率的变斜率下垂控制、基于SOC的恒功率比例—积分(PI)下垂控制以及基于母线频率的功率下垂控制的集成来实现有功功率的无互联信号线自治协调控制。所提控制方法不仅可简单植入BESS和RES的控制系统中而无需修改其内环控制结构,而且能使SOC处于安全范围的同时最大化RES利用。实时仿真结果表明了所提策略的有效性。     

直流微电网电池储能系统串并联结构分散控制

电池储能系统BESS(battery energy storage system)串并联结构可以实现小容量低电压等级储能系统接入直流微电网的应用,可以提高端电压且实现储能系统扩容。针对直流微电网BESS的串并联结构,提出一种基于电池荷电状态SOC(state of charge)的分散控制方法。该方法可以实现反下垂控制分配串联模块间电压与下垂控制分配并联模块间功率的目标,且反下垂特性不影响下垂外特性。通过低带宽通信将所有电池SOC信息上传到中央控制单元得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数,可以有效实现不同BESS间按容量精确分配功率的目的,消除电池差异延长寿命,避免过放。通过建立小信号模型,分析系统稳定性;通过搭建Simulink仿真模型,验证分散控制的可行性与有效性。     

一种规模化电池储能电站功率分配策略EI北大核心CSCD

考虑电池储能电站的可调度性和运行安全性,提出了一种基于可变区间窗法的电池储能电站功率分配策略。通过将电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的充放电功率设计成与荷电状态(state of charge,SOC)成指数函数关系,强化了不同SOC值BESS间的功率分配系数差异,解决了BESS在运行过程中SOC不一致的问题;通过可变区间窗方法,对BESS当前的SOC值进行差异最大化分配,加快了电池储能电站内BESS的SOC趋于一致的速率,有利于电池储能电站的整体调用,避免了运行过程中BESS因SOC越限而出现退出运行的情况发生。最后通过仿真试验和工程实证对该电池储能电站功率分配策略进行了验证,结果表明基于可变区间窗法的改进型电池储能电站功率分配策略能够使BESS的SOC在充放电期间具有良好的一致性。     

一种规模化电池储能电站功率分配策略

考虑电池储能电站的可调度性和运行安全性,提出了一种基于可变区间窗法的电池储能电站功率分配策略。通过将电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的充放电功率设计成与荷电状态(state of charge,SOC)成指数函数关系,强化了不同SOC值BESS间的功率分配系数差异,解决了BESS在运行过程中SOC不一致的问题;通过可变区间窗方法,对BESS当前的SOC值进行差异最大化分配,加快了电池储能电站内BESS的SOC趋于一致的速率,有利于电池储能电站的整体调用,避免了运行过程中BESS因SOC越限而出现退出运行的情况发生。最后通过仿真试验和工程实证对该电池储能电站功率分配策略进行了验证,结果表明基于可变区间窗法的改进型电池储能电站功率分配策略能够使BESS的SOC在充放电期间具有良好的一致性。     

多BESS交流微电网的SOC控制及仿真

多BESS交流微电网具有高供电可靠性、稳定性和经济性。提出一种多BESS的交流微电网的SOC协调控制策略,给出了交流微电网的结构、BESS建模及SOC估算方法,探讨了储能系统的改进下垂控制方法,通过仿真算例证明该方法能够实现SOC协同控制,有效传统下垂控制频率偏移现象。     

考虑储能单元健康状态与荷电状态一致性的BESS功率分配策略

针对由多个储能单元组成的大型电池储能系统(BESS)不规则充放电导致的储能单元健康状态（SOH）和荷电状态（SOC）不一致性问题,研究储能单元内SOH差异与SOC一致性的关系。结合充放电优先级排序和自适应变异粒子群优化(AMPSO)算法,提出考虑储能单元SOH和SOC一致性的BESS功率分配策略。基于包含BESS、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据,对所提功率分配控制策略与传统功率分配控制策略进行了对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效提高储能单元SOC的一致性,延长储能单元使用寿命,降低储能单元运行损耗,增强BESS双向调节能力。     

伏波动平抑下改进K-means的电池储能动态分组控制策略

针对电池储能系统(battery energy storage system, BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge, SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小-最大调度方法获取光伏并网指令。其次,设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer, IDMO),并利用它对传统K-means聚类算法进行改进,加快了聚类速度。接着,制定了电池单元动态分组原则,并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后,设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法,并据此提出BESS双层功率分配策略,上层确定电池组充放电顺序及指令,下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证,结果表明,所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时,降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。     

多点电池储能系统参与电网二次调频的控制策略

“双碳”能源革命背景下，大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性，以电池储能系统（BESS）为代表的新型快速资源为电网自动发电控制(AGC)提供了有效手段。首先，为满足电网各类型调频资源在AGC系统中的接入监视与分类决策需求，提出 “域-群-机”三级控制模型架构；然后，从BESS的SOC主动管理出发分别提出了基于改进的动态调频容量(DAA)的多元集群协同控制策略，及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略；最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析，表明本文所提控制策略不仅能够提升电网调频品质，而且可以显著改善各单点BESS的SOC一致性。     

相内快速SOC均衡时MMC-BESS运行边界研究

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的应用使电力系统的能量应用形式更加丰富,且具有高度的灵活性和可靠性。模块化多电平电池储能系统(battery energy storage system based on modular multilevel converter,MMC-BESS)具有效率高、谐波含量小、故障容错能力强等特点,适用于中高压大容量储能场合。重点研究了电池荷电状态(SOC)对电池储能系统运行功率边界的影响,基于典型的MMC-BESS系统拓扑和数学模型,采用聚合方法,提出了快速MMC-BESS电压与SOC关系的模型。根据SOC范围分析了MMC-BESS的输入输出有功功率和无功功率边界,为电池储能系统的均衡设计和运行提供了理论依据。     

基于使用寿命模型的大容量电池储能系统变步长优化控制方法

大容量电池储能系统(BESS)配合风电场调度可以提高风电场的可调性。为了研究延长BESS使用寿命的控制方法,建立了多因素聚合寿命模型,该模型考虑了大容量BESS的串并联特性和充放电特性,能够反映充放电倍率、控制步长、充放电次数和温度等多种因素对电池老化的影响。讨论了BESS控制步长和调度周期对BESS使用寿命和并网跟踪性能的影响,提出了BESS的变步长优化控制方法。设计了模糊变步长控制器,根据当前BESS的充放电倍率和跟踪性能指标实时调节控制步长。算例仿真表明,所提模糊变步长优化控制方法结合了大步长下使用寿命长和小步长下跟踪性能好的优点,并网功率能够较好地跟踪调度指令,实现了风电场的可调性,同时提高了BESS的使用年限。     

采用动态赋权的风储协调多目标优化控制方法

风储协调控制中需要处理多个具有不一致性的子目标,各子目标的权重系数对控制效果具有关键作用。首先,通过仿真分析验证了基于固定赋权法的多目标优化控制难以适应风电出力的随机性特点。然后,提出一种通过网格化搜索进行权重系数在线调优的动态赋权方法。为了判定最优的权重系数,提出了一种基于隶属度与熵权法的评价方法。算例分析表明,所述方法能够根据风电功率波动情况、储能荷电状态(SOC)及储能出力等情况,自适应地改变各子目标的权重系数,从而在平抑风电功率波动的同时,提高了储能充放电效率,并显著改善对储能SOC的控制效果。     

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。     

储能系统平滑光伏电站功率波动的变参数斜率控制方法

为提高储能系统平滑光伏电站功率波动的能力,提出了基于超短期预测的变参数斜率控制策略。在斜率控制的基础上,通过提出控制荷电状态划分的2个参数变量以及4个充放电功率调节参数,建立了可调整荷电状态的储能系统平滑控制策略。根据超短期预测功率建立目标函数,采用自适应混沌粒子群算法对控制变量进行实时优化,实现平滑效果和荷电状态的协同优化。以光伏电站实测数据进行仿真分析,对比定参数控制策略,该方法在保证平抑效果的基础上能够限制储能系统的充放电深度。     

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。     

级联型储能系统中虚拟同步发电机控制及电池自均衡策略

为更好地应对可再生能源装机容量不断提升而传统分布式储能系统容量小、电压等级低的问题,提出采用级联H桥拓扑实现单机电池储能系统(BESS)的高压、大容量化。为增强储能系统入电网友好性,对虚拟同步发电机(VSG)控制技术进行了研究,结合同步发电机的一次调频特性及调压特性,详细分析了同步发电机的二阶等效模型和VSG控制策略,建立VSG控制的宽频带小信号动态模型,定量分析VSG控制的固有功率耦合特性及交流侧阻抗对VSG控制的影响,提高了VSG模型准确度。通过频域模型分析虚拟惯性和阻尼以及无功控制参数与BESS性能的关系,为VSG稳定性分析及关键参数的设计与优化提供了依据。针对VSG控制下BESS模块电池荷电状态均衡的问题,提出一种改进型最近电平调制方法并给出了调制原理,实现了相内模块间荷电状态的自均衡。最后,利用搭建的仿真模型,验证了VSG在级联型BESS应用中的可行性、参数分析以及调制方法的有效性。     

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。     

串联电池组双目标混合均衡控制研究

针对新能源汽车动力锂电池组的不一致性问题,较多研究基于电池组不一致性的外部表现建立控制策略,如电压均衡、SOC（state of charge）均衡等。通过分析电池组产生不一致性的根本原因,结合电池内、外部影响因素的耦合关系,提出了基于老化率和SOC的双目标混合均衡控制方法,同时实现了老化和SOC的均衡。老化均衡实现了各单体电池在不同工况下的寿命衰减程度达到一致,使得电池的不一致性从根源上得到改善;SOC均衡进一步避免了不一致性的扩大,最大限度的发挥动力电池的性能。最后,以4个单体串联的电池组为例在Matlab/Simulink中搭建了均衡电路仿真模型,通过与单目标SOC均衡比较,验证了所提均衡方法的有效性。