【《储能系统平抑电压波动的原理分析》2400字】

储能系统平抑电压波动的原理分析目录TOC\o"1-3"\h\u11420储能系统平抑电压波动的原理分析 1202831.1电压稳定特性 1117081.2储能系统运行原理分析 1315031.3电池储能系统改善配电网电压机理分析 5257981.4储能系统平抑系统功率波动原理 71.1电压稳定特性近年来，我国电网规模越来越大，用电设施也越来越多，电力系统的规划配置和其在运行过程中存在的危险因素也在不断增加，电压不安全已成为限制电力传输的主要影响因素。电网供电管理系统的电压崩溃等事故也越来越严重，这对用户侧的波形健康影响很大，对电网用户来说，造成了巨大的社会经济损失，同时也对其产生了严重的社会经济影响，由此可见电压稳定性的重要程度，随着各国对电压稳定性的了解日益增加，对解决电压偏移超过限制甚至电压崩溃等问题的方法也逐步完善。当今负荷爆发式增长，电压稳定性问题再次成为最重要的问题之一。电压稳定性主要是一种泛指在电力系统正常工作运行及暂态状况下，受到微小或者比较大的干扰后，系统的输出电压可以保持在所要求允许的范围内，不会发生电压偏移越过限制，电压稳定根据受扰动幅度的大小分为静态电压稳定和大幅度干扰电压稳定。1.2储能系统运行原理分析图为储能系统并入电力系统的结构图，分布式电源，负荷，储能系统连接在一起构成典型微电网，有规划地并入输配电系统中。微电网的控制装置使其可以根据电网需要，灵活地选择并入电网运行或者脱离电网运行。图2STYLEREF1\s0SEQ图表\*ARABIC\s11基于直流母线方式的分布式发电系统分布式储能系统的装机容量较小，通过其自有的控制装置可以实现灵活调控，如图所示为储能系统的运行方式，当电力系统中的负载较多，用电功率较大时，控制装置变流器动作，使储能系统作为电网中的广义负荷，输出功率为负，向电池储存能量，当电网中的负载较少，用电功率较小时，储能系统作为电网中的广义发电装置，输出功率为正，将存储在电池中的能量释放出来。储能系统响应于电网进行充电和放电，可以有效降低电压波动。图表2STYLEREF1\s0SEQ图表\*ARABIC\s12简易配电网结构图电池储能系统中的主要元件是储能元件、变流器和控制器，如图所示，其中控制器发挥的作用是实时跟踪电力网络状态并做出响应，向其他元件发出信息。变流器是储能系统与电网的通道，使储能系统与电网进行有序地功率往复，并且提供无功功率方面的调节作用，减少母线节点电压偏移。图表2STYLEREF1\s0SEQ图表\*ARABIC\s13储能系统并网运行结构1.1.1电池储能系统的SOC-p特性电池储能系统的荷电状态（stateofcharge，SOC）取决于功率，如式（1）所示，输出功率为正，SOC减小；输出功率为负，SOC增大。()SOCS=−OC00ΔSOCS=−OCPtdtS∫（1）式中：SOC0、SOC分别为荷电状态初始值、荷电状态；P为储能系统出力；S为储能系统容量1.1.2电池储能系统的V-SOC特性电池储能系统的电压会受其荷电状态影响，荷电状态增大，电压升高；荷电状态减小，电压降低。但电压和荷电状态的关系不是线性的，图2是电池储能系统的V-SOC特性曲线[19]。在SOC低于0.2时，电压增量较大；在SOC高于0.6时，电压变化趋于饱和。图2STYLEREF1\s0SEQ图表\*ARABIC\s14综上，BESS的特性主要集中在BS上，其SOC-P特性表明了荷电状态是功率积分的结果，可用于MCS计算电池储能系统的荷电状态；V-SOC特性表明了电压和荷电状态之间的非线性关系。依据SOC-P特性，控制系统模型需时时监测储能出力，并计算储能出力时的SOC值。根据V-SOC特性，模型还需设定储能出力上下限，只有荷电状态在0.2～0.8之间时，储能才能出力，功率和电压才能工作在额定值附近1.3电池储能系统改善配电网电压机理分析传统配电网一般都闭环设计，开环运行，电网中未并入分布式电源时，电网的潮流分布是沿着发电装置朝向负荷的方向，当电网中并入分布式电源以后，由于分布式电源向电网输出或者吸收功率，会对系统中的潮流分布、暂态稳定、电压偏移、功率波动造成影响，其中潮流方向的变化会导致节点电压的变化，尤其是靠近分布式电源的节点越限的可能性较大。同时，在风速扰动突然增大的时刻，由于无功的损耗，会导致节点电压的降低甚至超出允许范围，储能系统的作用可以解决风电出力引起的电压越限问题。图2STYLEREF1\s0SEQ图表\*ARABIC\s15配电网中接有分布式电源的示意图上图为含分布式电源的配电网简单示意图，假设电力线路上的损耗为，易得母线V1上的电压为: （1.1）式中：母线0处的节点电压用V0表示，母线1处的节点电压用V1代表；母线1处连接负荷的有功功率和无功功率用P1、Q1分别代表；在母线1处连接分布式发电的有功输出和无功输出用PDG、QDG分别表示。由式(1)能看出，分布式电源有功功率输入增加，P1－PDG降低。当配电网中DGs输入的功率大到超过P1时，潮流方向改变，末端的节点电压即母线V0的值会大于母线V1的电压值，超过其电压限制。其外，无功功率的消耗也会导致电压的下降，可能下降至允许范围之外，这也就表明，当分布式电源并入输配电网之后，接入节点和其他母线节点的电压可能会越限。本文为了提高电力系统的电压稳定性，在系统中接入BESS，公式如下： （1.2）式中：电池储能系统的充电功率用PESS表示，由式(2)可以得出，当BESS的充放电功率得到正确配置后，P1+PESS−PDGR0，1的值大于0。后端节点母线1的电压小于前端节点母线0的电压，母线1的电压超出限制问题得到解决。当无功损耗骤增时，配置储能系统的P11.4储能系统平抑系统功率波动原理风力发电机的输出直接受到风速扰动的影响，风速的变化具有随机性和不确定性，导致风力发电机的输出很不稳定且波动较大，在电网中会对电网造成冲击，降低了电网对风电的接受能力，用BESS可以针对风电输出的不确定性进行改善，满足电网对风电并入电网各项指标的要求。当PW （1.3）当PW （1.4）BESS平复和抑制风力发电的输出功率波动，如图1.1所示。从图1.1中可以看出，风力发电输出功率、预测风力发电输出功率、以及储能系统的性质决定了储能系统的运行状态。根据功率波动的最值确定出BE