磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究

针对风力发电出力的随机性和间歇性,提出将磷酸铁锂电池储能系统用于平抑风力发电的功率波动。首先,以PNGV等效电路模型为基础,通过HPPC试验实现电池参数的辨识,建立反映磷酸铁锂电池充放电特性的仿真模型;然后,基于磷酸铁锂电池端电压变化小的特点,提出了电池直接耦合在储能系统直流母线上的拓扑结构,给出了储能变流器的功率解耦控制策略和平抑风能波动的控制目标;最后,利用MATLAB/Simulink软件,建立了风电—储能系统仿真模型。仿真结果显示,磷酸铁锂电池储能系统能有效平抑风力发电的功率波动。     

平抑风电功率波动的储能容量配置

风力发电因其波动性大、随机性,如果不对其波动进行平抑,会对电网形成冲击。采用功率型与能量型的混合储能系统对风电的波动进行平抑,提高了并网电能质量。通过小波包方法对原始信号分解,分解出波动率小的低频部分（即低频）直接并网;波动率次之的部分（即次高频）由蓄电池进行处理;波动率最大的部分（即最高频）由超级电容处理。利用高斯分布对高频信号的数理概率统计,从而计算出最优的混合储能系统的功率和容量。算例分析表明,风电出力波动得到了很好地平抑。     

计及调频备用的储能平抑风电功率波动控制策略北大核心CSCD

新能源场站配置储能系统可以平抑输出功率的波动、承担新能源机组调频义务。若储能仅考虑单一平抑波动工况时可能会造成风储联合系统调频有功备用不足。因此本文提出一种考虑调频有功备用与荷电状态恢复的平抑风电功率波动策略,首先利用聚类算法提取储能平抑波动典型工况,计算储能平抑波动功率需求和剩余有功功率;其次,结合国标对风电场有功备用相关标准,利用储能调频备用与风电减载联合提供有功备用,并对储能平抑波动功率设置限幅;最后,利用模糊控制理论设计储能系统边缘区荷电状态恢复策略。基于实际风电场运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法可在储能系统平抑风电波动时提供有功备用以及边缘区荷电状态恢复。     

基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略

风力发电的随机波动性对电力系统的稳定性带来不利影响,通过配备储能系统可以提升电网接纳风电的能力。本文定义了反映储能系统平抑风电波动效果的波动系数;提出一种基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略;建立了以波动系数为优化变量,风电实际功率和并网功率的差值最小为目标,并网功率波动要求为约束的优化模型;设计了基于滑动窗口的遗传算法求解方案,优化求得动态波动系数及相应的储能额定容量及功率,最终利用储能抑制风电功率的波动。实验表明,与传统控制策略相比,该策略能有效抑制功率波动并降低储能容量,节约成本。     

平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法

以东北某风电场月出力实测数据为对象,通过分析该风电场的功率波动特性,提出了储能系统功率、容量配置方法。该方法以储能系统投资收益最大为目标,结合储能平滑风电出力效果,获取经济性最优的储能系统容量配置方案。结果表明,该优化配置方案在平滑风电功率的前提下,具有良好的经济效益,为风电场中配置储能系统、推进储能系统规模化应用提供了参考。     

平抑风电功率波动的飞轮储能系统容量配置方法北大核心CSCD

为使风电场有功功率变化满足国家标准中有功功率变化限制的推荐值范围,采用飞轮储能系统平抑风电场有功功率输出。基于低通滤波方法,由飞轮储能系统响应风电场有功功率输出的高频成分,降低并网功率波动对电网一次调频的影响。通过建立不同截止频率和不同飞轮储能系统功率容量下的双层寻优模型,得到满足飞轮储能系统约束条件、风电并网有功功率变化要求和经济性指标的最优化飞轮储能系统容量。建立飞轮储能系统模型,仿真验证飞轮储能系统能够较好地响应功率指令,有效平抑风电功率波动。     

规模化电池储能系统的无功功率控制策略研究

无功功率补偿是电池储能系统并网运行时的重要应用。电池储能系统主要包括电池组、变流器以及设备监控系统等。电池储能用变流器可向电网提供无功功率。文章提出了规模化电池储能电站中各储能机组间的无功功率分配方法。采用仿真软件对电池储能系统的无功功率分配策略进行仿真分析,并基于张北储能试验基地的电池储能机组实例验证了控制策略的有效性。     

风电功率波动频率域分析及储能平滑功率算法优化

从风电机组的小信号分析模型出发,推导得出机组的滤波特性;再从国家风电并网标准角度出发,通过对比分析常用的低通滤波算法、滑动平均法和小波包分析法的特点,提出小波包低通滤波算法的平滑控制策略,在满足并网标准的同时减少电池荷电状态SOC的变化幅值和充放电次数,延长电池使用寿命。用实际风电场出力数据进行仿真,结果表明所提控制策略可以在满足风功率波动指标的基础上取得良好的SOC控制效果。     

提高风电功率短期预报精度的储能控制策略优化及效益评估

风电场功率短期预报精度不高严重制约大规模风电并网。文章以提高风电功率短期预报精度为目标,采用正态分布进行储能容量配置,提出了储能系统的运行控制策略。考虑储能装置自身限制问题,基于SOC控制策略对其进行优化,降低储能装置的SOC状态约束对其充放电行为的影响,最大限度地利用储能实现提高短期预报精度的目标,并进行效益评估,降低弃风量与备用量,提高经济效益。利用该运行控制策略对某大型风电场与储能联合系统的出力特性进行了仿真验证及效益评估,验证了控制策略的有效性和实用性。     

锂离子电池储能系统建模与控制策略研究

研究了含DC/DC变换器的锂离子电池系统的充放电特性。以锂离子电池等效电路为基础,提出了电池侧电感平均电流内环控制及恒功率、恒电流和恒电压切换的外环控制DC/DC双闭环策略。以锂离子电池当前荷电状态和充放电指令为输入条件,建立模糊控制模块,基于模糊理论对其充放电进行自适应安全控制。仿真结果表明所建立锂离子模型及控制策略正确性有效性。     

电池储能系统辅助电网调频控制策略研究

伴随中国新能源迅猛发展所导致电网频率波动等问题,电池储能广泛应用于辅助传统机组参与调频服务。该文首先梳理中国现有储能相关政策及相关文献,总结储能辅助调频市场环境演变规律,然后,重点分析传统机组调频及电池储能系统参与一次调频的原理过程,详细比对虚拟下垂控制与虚拟惯性控制策略的差异性特点;电池储能系统参与二次调频进行深度剖析,并对阶段功率分配作出详尽分析,同时提出考虑多约束条件的控制策略模型,为储能电站参与调频出力提供有效参考依据。最后,针对储能系统的未来发展提出建设性意见,并对下一步的研究方向做出展望。     

西北地区风电功率波动特性概率密度及波动统计

为了准确描述西北地区风电功率波动特性的概率密度分布及波动变化,在对西北地区风电功率数据分钟级分量进行分布拟合统计后,得出特殊t（t location-scale）分布可以描述西北地区风电功率波动特性的概率分布。将西北地区风电功率数据划分为幅值差波动和斜率波动,因CLARANS算法常用在大数据聚类划分上,故利用CLARANS算法对幅值差波动和斜率波动进行聚类划分。聚类划分后经统计表明：西北地区风电功率数据的幅值差波动具有明显的季节性特征,在6—8月最为明显;斜率波动有较为明显的空间特征,随着空间尺度的增大,缓慢波动的风力发电量占比均值由0.356降至0.267,快速波动的电量占比均值由0.183升至0.35。     

针对风电波动抑制的电池储能SOC鲁棒优化模型

针对风电系统输出功率波动问题,研究了基于风电波动异常数据判断及波动幅度情景划分的,能够有效抑制风电波动的电池储能系统SOC鲁棒优化模型。研究电网调度需求、风电功率预测及风电波动数据特性,建立了风电波动异常数据鲁棒判别模型,为风电波动场景划分提供数据支持;研究不同风电波动幅度场景电池储能系统SOC适应性指标,建立了在不同风险容许度下的SOC鲁棒优化模型;研究基于风电波动数据及其对应的电池储能系统SOC历史数据的SOC鲁棒优化模型求解方法,建立了基于χ2散度函数的SOC鲁棒优化算法;根据风电出力波动及电池储能系统特性,建立了基于特定区域电网的电力系统仿真模型,并根据风电波动特性对电池储能系统SOC优化结果进行仿真分析。仿真结果表明,文章针对风电波动抑制建立的电池储能SOC鲁棒优化模型,对风电波动幅度具有明显的抑制效果,提升了电网运行稳定性。     

基于SOC均衡的分布式电池储能系统协同控制策略

研究分布式电池储能系统的优化控制方法以及电池荷电状态（SOC）均衡策略,提出基于SOC均衡的协同控制策略。利用多智能体系统（MAS）理论,实现电池储能系统的协同控制,并采用多智能体分布式算法,实现功率指令的自适应分配,进而实现SOC动态均衡。针对传统多智能体算法收敛速度较慢的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的分布式算法,利用MPC对传统多智能体算法进行优化,提高收敛速度。最后利用实际储能功率数据进行仿真,验证了所提策略的有效性和算法在收敛速度上的优势。     

储能电池一次调频无模型自适应控制策略北大核心CSCD

为发挥储能电池对电网调频特性的改善功能,针对储能电池参与电网一次调频进行了深入研究。首先建立含储能电池的高渗透率新能源区域电网的频率特性模型,并对其进行幅频特性分析,结果表明储能的加入可以有效提高电网的频率稳定性;为保证储能电池荷电状态(state of charge,SOC)的保持效果、电网调频需求以及储能电池的精确数学模型无法确定因素,提出一种考虑电池SOC,基于储能系统输入输出数据驱动的无模型自适应的储能控制策略,并给出相应的调频效果和SOC保持效果指标;最后在Matlab/Simulink搭建典型高渗透率新能源区域电网调频模型进行仿真。结果表明,所提策略能提高电网的抗干扰及自适应能力;与其他传统控制策略比较,所提策略在阶跃负荷扰动情况下,调频效果指标较佳;在长时负荷扰动(连续)情况下,所提策略的SOC指标最优,调频效果指标最佳。仿真结果验证了所提策略的可行性及优势。本文采用数据驱动研究方法,并没有采用传统的模型法,摆脱了对受控系统数学模型的高度依赖,有助于推动储能电池参与电网调频的更高效应用,为加速双碳目标提供更多思路。     

基于SOC的混合储能风电功率平抑方法

近年来风电等可再生能源的装机容量越来越大,鉴于风电的输出功率随机性特别强且波动性十分大,在混合储能风电平抑系统的基础上引进滞环控制,提出了一种基于超级电容端电压的能量管理方法。该方法通过在低通滤波算法中引进滞环控制,可将风电功率的波动幅度严格控制在滞环宽度之内;同时根据监控超级电容端电压判断电池的荷电状态(SOC),防止超级电容频繁过度地充电和放电,有利于延长储能装置的工作寿命,最后通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

模块化多电平复合变换器电池储能系统容错控制策略

模块化多电平复合变换器电池储能系统(modular multi-level hybrid convert-battery energy storage system,MMHC-BESS)适用于中低压电网,有利于解决可再生能源并网问题.但随着子模块数量的增加,系统的可靠性面临着巨大的挑战.为增强储能系统的容错运行能力,针...     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网.当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状...