電池儲能系統(tǒng)的分層控制策略研究.pdf

1、可再生能源發(fā)電的輸出功率具有波動性和間歇性的特點，給電網(wǎng)安全運行帶來顯著的不利影響，限制了可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的能力。在保證既有電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下，如何提高可再生能源發(fā)電的滲透率成為亟需解決的問題。
　　電池儲能系統(tǒng)是提高可再生能源接入電網(wǎng)的有效手段，對提高電網(wǎng)中可再生能源的滲透率，解決日益增長的能源需求有重要意義。電池儲能系統(tǒng)的應用面臨著的一些關鍵技術(shù)難題，如有功功率和無功功率的分配與控制問題、儲能電池的荷電狀態(tài)變

2、化帶來的功率輸出受限問題、儲能機組的工況切換帶來的沖擊問題、變流器的并聯(lián)帶來環(huán)流問題等。以上問題對應儲能系統(tǒng)的不同層級，需要從儲能電站層，儲能機組層和變流器層去開展進一步的分析研究。本文從系統(tǒng)角度入手，提出包括電網(wǎng)控制層、能量控制層、功率控制層和電流控制層共四層架構(gòu)的儲能系統(tǒng)控制策略，分別設計相應的控制策略。主要工作如下：
　　1.為了響應電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的功率調(diào)度指令，減少控制誤差，提出基于狀態(tài)分類的功率控制策略。該控制策略根據(jù)儲能

3、機組的狀態(tài)與有功功率之間的關系，提出了一種基于狀態(tài)分類的儲能電站有功功率分配算法，并應用于儲能電站的有功功率控制中，可以有效地均衡儲能電池的儲能能量，保證各儲能機組的功率調(diào)度能力，從而減少有功功率控制誤差；提出了一種基于狀態(tài)分類的儲能電站的無功功率分配算法，并應用于儲能電站的無功功率控制中，可以有效地利用儲能機組的無功輸出能力，從而減少發(fā)電場專用無功補償裝置的配置。
　　2.為了保持儲能電池的充放電能力，同時延長其使用壽命，提出了

4、一種基于電池荷電狀態(tài)反饋的能量控制策略。該策略根據(jù)儲能電池組的荷電狀態(tài)，低頻疊加充放電功率，實現(xiàn)儲能電池的能量調(diào)節(jié)，從而保證儲能電池的充放電能力，而且有效地延長了使用壽命。
　　3.針對儲能變流器在工況切換產(chǎn)生的電壓和電流閃變的問題，提出了一種儲能變流器的柔性功率控制策略，將儲能變流器運行工況的切換統(tǒng)一為直流電流控制器、交流電流控制器和無功功率控制器的動態(tài)限幅閾值的改變，并應用于儲能變流器的功率控制中，實現(xiàn)運行工況的柔性無沖擊切換

5、。
　　4.針對變流器模塊級并聯(lián)產(chǎn)生的零序環(huán)流問題，提出一種基于雙載波調(diào)制和比例諧振控制的零序環(huán)流抑制策略。該策略通過雙載波調(diào)制抑制高頻零序環(huán)流，通過零序環(huán)流閉環(huán)的比例諧振控制抑制低頻零序環(huán)流，兩種的結(jié)合來實現(xiàn)零序環(huán)流的抑制。
　　基于以上的研究工作，將本文設計的儲能系統(tǒng)控制策略應用于實驗樣機，進行了不同層級的運行試驗。運行試驗的結(jié)果表明:本文設計的儲能控制系統(tǒng)在滿足接入電網(wǎng)基本要求的基礎上，具有工況切換平滑、零序環(huán)流小的優(yōu)