大规模储能系统控制模式研究

31波动平抑控制模式对于新能源发电的输出功率信号中的低频分量，由于其波动比较缓慢，功率变化率较小，注人电网时电力系统有充足的时间进行响应然而高频分量会导致功率变化率变大短时间内会对电网造成严重的冲击给电网安全运行带来隐患。储能系统在波动平抑控制模式下可以通过其充放电来改变新能源输出功率的幅值剔除新能源输出功率中的高频分量减小功率的变化使输出功率较为平滑这与信号处理中的低通滤波原理类似低通滤波器通过对输入信号的幅值进行处理去除高频分量。使输出信号更加平滑。而储能系统则通过其充放电来改变新能源输出功率的幅值使注入电网的电能更为平稳。因而。利用储能系统对寰一J磐褂雷棠汔恰嵌IQDONGFANGTURBINEIVV新能源并网功率的平抑控制可以通过储能系统的快速充放电控制实现所以合理有效地对储能系统的控制是新能源输出功率波动平抑控制实现的关键图2是能量波动平抑控制预期效果图当新能源输出功率大于该时刻经平抑后的实际并网功率时需要控制储能系统快速吸收“多余”功率；当新能源输出功率小于该时刻经平抑后的实际并网功率时控制储能系统应快速补充相应的功率缺额图3是能量波动平抑控制流程图通过对新能源输出功率值进行低通滤波处理，得出新能源并网的参考功率，。新能源输出功率值和参考的并网功率问的差值AP，即为储能系统的工作功率AP。时间RAIN图2能量波动平抑控制预期效果示意图为新能源输出功率；为实际并网功率图3能量波动平抑控制流程图如图3所示，新能源输出功率值是输入信号输出信号为储能系统的工作功率。采用一阶低通滤波器对新能源输出功率进行平抑控制时，其低通滤波模型为1其中R为滤波时间常数。由于是对新能源采7NF棠DR汔粉按VDONGFANGTURBINE样输出功率进行平抑，故需要对式1进行离散化处理。设平抑控制周期为，在TKT0F堡砖2可以解出J耐刻新能源并网的参考功率南呓斋3从而可以计算出该时刻储能系统的工作功率一T一4一I一P4对新能源输出功率进行储能平抑控制前，要根据期望得到的平抑效果确定需要滤除的功率波动分量的频率，即截止频率，进而得到滤波时间常数。下值决定了经平抑后风电场输出功率的平滑程度。在进行波动平抑控制模式下要求储能变流器和蓄电池堆具有快速大功率充放电的能力32调峰控制模式在调峰模式下区别于波动平抑控制模式，储能系统此时主要用于平滑一个时间段小时级别的输出功率保证一个时间段的输出功率的相对平滑为了实现对一个时间段内的输出功率的平滑需要引入新能源发电的功率预测功能评估下一个时间段新能源具备的可能发电能力用以制定储能系统的控制策略321功率平滑参考值的确定功率平滑参考值是指根据新能源发电预测得到的预测功率曲线引入储能系统的充放电补偿后，二者功率平滑后所得到期望值。当新能源发电有电网调度时功率平滑参考值就是电网调度给定的功率当没有电网调度计划时，需要自给定一个合理的参考值作为参考作为平滑功率输出的目标。在没有电网调度计划时为了实现调峰模式的要求，首先必须优先确定接下来时间段的功率平滑参考值。本文制定该值的原则是以功率平滑参考值作为参考，其与新能源功率预测曲线围成的区域必须满足可充电区域的面积放电区域面积，KZ者越接近越好，即豳5图4功率平滑参考值与预测功率曲线关系示意图如图4所示，只有当平滑参考值为时，才满足式5的要求，也满足“可充电区域的面积与放电区域面积越接近越好的原则”时才能通过储能系统的充放电完成平滑功率到的目的。322储能电站充放电功率的确定在确定了功率平滑参考值的情况下可以确定调峰模式下储能系统的充放电功率。图5储能系统充放电功率示意图图5为用以确定储能电站的充放电功率的示意图。在调峰模式下。储能系统用于“削峰填谷”此时其作用并不是一旦新能源发电功率偏低就放电补偿、功率偏高就充电而是在一定的原则下进行合理的充放电控制。具体如下当新能源发电机组功率预测曲线与功率平滑参考值曲线围成的区域包含的能量超过一个能量阈值时才启动储能电站进行充电或放电操作。其中能量阈值与储能系统的容量、SOC有关充电时。SOC越大，A则越小；放电则反之，当SOC越大时。则越大等以图5中的A、C、D、E为例，调峰模式下的控制策略为1估计各个区域的能量大小，以区域B为例0图6求解区域能量示意图在图5中，选取区域的起点A为坐标原点得到图6，其中为新能源功率预测曲线，为功率平滑参考值曲线，KAT、，KAT分别为区域中预测时间点为KAT时刻的新能源功率预测值、功率平滑参考值区域B具有的能量即为区域曰部分的图形面积F00AF一RDTT一TATKAT一KATAT6OKIT2分别判、曰、C、D、区域的能量是否大于相应的能量阈值3确定满足条件的区域、E分别应为储能系统充电与放电。其余区域无需充放电，达到“削峰填谷”的作用4根据当前储能系统的充放电能力以及当前区域需要充或放的能量大小确定当前储能系震言浇粉按L71DONGFANGTURBINE0统的充放电功率大小在进行调峰控制模式下，要求储能系统的容量较大，根据目前研究及示范工程可知此模式下储能系统的容量约为新能源发电系统容量的2030。33调压调频控制模式储能系统工作于调压调频控制模式时主要用于无功功率输出调节、频率调节等，通过与监控系统或调度系统相配合可以实现调压调频功能。储能变流器具有电压调节和频率调节的接口储能电站监控系统通过该接口下发电压或频率期望值即可实现调压调频。目前，储能系统相对于大电网容量来说，本身装置容量非常小，调压调频作用尚不明显。但今后随着储能系统容量的增加以及更多储能系统装置的投运储能系统参与全网无功电压优化控制、频率调节的作用会越来越重要。34跟踪计划出力控制模式储能系统工作在跟踪计划出力控制模式下储能电站监控系统根据计划出力曲线控制储能系统的充放电过程使得整个电站的实际功率输出尽可能地接近计划出力从而增加可再生能源输出功率的确定性。在该模式下。计划出力曲线既可以是根据自然条件预测得出的预测出力曲线也可以是电网为其制定的计划出力曲线其控制原则如下1充分利用自然资源。即优先由新能源发电满足出力需要在新能源发电出力超出计划出力时，多余的能量应给储能电池充电；2若新能源