基于电池储能系统的微电网功率平滑控制研究

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1、第38卷第10期华电技术V01．38No．1O2016年l0月HuadianTechnologyOet．2016基于电池储能系统的微电网功率平滑控制研究孙攀，赖晓璐，袁野，朱华靖，孟宪侠，孙锋(1．国电南京自动化股份有限公司，南京210032；2．南京国电南自城乡电网自动化工程有限公司，南京210032)摘要：针对微电网中可再生能源接入导致发电输出功率波动大且随机性强的问题，提出一种基于电池储能系统的微电网功率平滑控制方法。该方法利用电池荷电状态的实测值为反馈，调节平滑控制方法的时间系数，有效避免了可再生能源接入引起的微电网功率波动，同时使储能电池的荷电状态保持稳定在标准范围内，提高电

2、池的使用寿命。建立仿真模型验证了所述控制方法的有效性。关键词：可再生能源；微电网；荷电状态；功率平滑控制中图分类号：TM721文献标志码：A文章编号：1674—1951(2016)10—0001—04O引言1微电网功率平滑控制近年来，太阳能、风能等可再生能源得到了越来1．1典型微电网结构越多的重视与应用，可再生能源发电技术越来越成典型的含有多种分布式电源的微电网如图1所熟，大量由可再生能源发电构成的分布式电源微电示，它由光伏、风力这些可再生能源以及储能系统、网项目得以实施。由于可再生能源发电功率波动负荷、开关、监控系统、控制保护等二次设备构成。大、随机性强的特点，微电网项目中80％均配

3、备了光伏、风力发电等均采用最大功率跟踪控制储能系统。微电网中储能系统可有效抑制可再生能(MPPT)算法J。可再生能源的随机波动性与不确源发电输出功率的波动，对微电网的稳定运行提供定性，导致其无论是并人大电网输送功率还是独立一定的支撑。给负荷供电，都需要配合储能系统，组成一个完整通常来说，储能系统按照储能方式的不同分为的、功率稳定的系统。10kV电化学电池储能，抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等物理储能，超级电容和超导储能等电磁储能，其中电池储能的工程应用最为成熟且经济性较好。文献[1—2]分析了微电网在进行并、离网切换—时，采用储能设备来使微电网的电压、频率保持稳定。文献[3]分析了分

4、布式风电利用储能系统将每时段风电输出功率控制在定值范围，有效抑制了对Pc辛一PVK—wIN。外输出功率的波动，但该方法需要频繁地充放电，将大大缩短电池的工作寿命。文献[4—5]提出了基图1多种分布式电源构成的微电网于混合储能系统的分布式风电功率波动控制方法，1．2基于储能控制的微电网功率平滑控制但未考虑电池使用寿命以及配置混合储能系统的成为了清晰地说明本文提出的控制方法，把微电本问题。网的构成加以简化：微电网系统中可再生能源发电本文基于电池储能系统，利用电池管理系统中电选用光伏发电；假设微电网系统中能源供应系统由池荷电状态(SOC)的数据指标，提出了一种储能系统光伏发电系统与储能系统组

5、成。控制方法，在抑制可再生能源接人引起功率波动的同1．2．1未考虑电池SOC的储能控制方法时，有效抑制了电池的过充过放，延长了电池使用寿储能系统控制方法采用功率波动平滑控制策命，并通过仿真验证了该控制方法的有效陛。略，实时调节储能系统的输出功率，对微电网的净功率中某一特定频段的波动分量进行补偿，以达到微收稿日期：2016—06—14；修回日期：2016—09—01电网内功率平衡的控制目标。·2·华电技术第38卷系统中光伏发电子系统采用最大功率跟踪控制P一(t+1)与控制时间参数和当前微电网的净(MPPT)算法，储能系统采用给定功率指标参数功率P_(t)有关。的PQ控制模式。上层控制系统

6、负责采集、计算微1．2．2考虑电池SOC的储能控制方法电网内净功率，并根据控制算法对储能系统下达功在1．2．1中描述的微电网储能控制方法中加入率指标参数。电池SOC这一参数，用来对平滑控制的控制时间参根据微电网内功率平衡的控制目标，微电网内数进行反馈调节。SOC是指电池组当前剩余电各功率指标满足守恒公式荷量，在实际的微电网工程项目中，储能系统的电池P。一Pl。d+Pb=o，(1)组是由多个电池单元串、并联组成的，本文提式中：P。为微电网内负荷功率；P。为光伏发电输及的SOC值均是电池管理系统(BMS)提供的实测出功率；Pb为储能电池输出功率；Pi=P一Pd为值，其中包含了合理测算整个电

7、池组系统中SOC的微电网的净功率，若其值为负，则说明微电网从电网算法，这是电池管理系统的研究范畴，本文不做过多取电，若其值为正，则说明微电网向电网放电。介绍。通过低通滤波环节得出微电网功率参考值得到电池管理系统提供的SOC值后，可以将整PPh。，与的差值为储能输出有功功率参考值个储能系统中的电池组看成一个大的单体电池。将P⋯，若其值为正说明储能系统对外放电，为负说这个单体电池的SOC值分档(如图2所示)：电池组明储能系统吸收功率给电池充电J。低