大容量电池储能系统一次调频控制策略
发布时间：2022-01-06 11:00
大容量电池储能系统的分散式一次调频控制可能会产生功率环流和振荡。对此,分析了分散式一次调频控制产生功率环流的机理,提出了一种集中式一次调频控制系统架构和控制策略,同时给出了集群控制器的功率分配方法和控制流程,最后在基于半实物的实时数字仿真（RTDS）平台上试验验证了控制策略和功率分配方法的正确性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１?ＰＣＳ下垂控制曲线??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??
）＞０，ＰＣＳｌ?为充电状态，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??为放电状态，此时储能系统形成内部功率环流。??用同样方法分析ＡＧＣ指令充电，在频率越下??限时亦可能导致功率环流。??２．２功率指令差异导致的环流分析??由于不同储能电池单元之间荷电状态（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，调峰运行模式下，每台ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情况。以其中两台为例进行??分析，两台ＰＣＳ的运行曲线不重合，曲线的差异??能够造成一台ＰＣＳ为充电状态，一台ＰＣＳ为放电??状态，形成储能系统内部的环流。如图２所示，以??频率死区内处于放电状态为例，当前两台ＰＣＳ的??ＡＧＣ指令均为负，图中虚线对应的某一时刻，即??使两台ＰＣＳ计算的系统频率完全没有误差，若??ＡＧＣ功率指令不同，满足和频率的关系为：??（３）??３集中式一次调频控制策略??对电网而言，分散式一次调频控制策略中各??个ＰＣＳ按照各自的功率下垂曲线运行，其实际等??效成多个调频电源，对每台ＰＣＳ的频率计算精度??要求较高，调频性能的一致性和可控性也均较差。??基于以上分析，某些工况还易发生内部环流，整体??调频效果在实际运行时并不理想。??３．１集中式一次调频控制系统架构及策略??此处提出一种集中式一次调频控制方案，针??对大容量电池储能系统，配置变流器集群控制器，??集中式一次调频控制系统架构如图４所示。??Ｐ??充电??ｆｍ＼ｎ??ＰＣＳＩ??厂ＡＧＣ２??ｄ放电；??｜ＥＭＳ｜?群控制器??｜?ＰＣＳ１Ｉ??ＰＣＳ２?｜??職ｒ络??图２功率指令不同导致环流曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅ
频率死区内??可能为充电、放电或者为零。不同运行状态下ＰＣＳ??下垂控制曲线如图１所示，曲线１￣３分别示出??ＡＧＣ指令为充电、零（不充不放）、放电时的ＰＣＳ??运行曲线。??图１?ＰＣＳ下垂控制曲线??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??率指令为正，指令的差异亦可能形成内部环流。??２．３频率计算差异导致的环流分析??即使ＰＣＳ采用同一供应商产品，每台ＰＣＳ的??采样和计算精度仍然存在差别，不同ＰＣＳ计算的??频率会存在偏差。??如图３所示，以放电状态为例，当ＡＧＣ指令??相同时，ＰＣＳ１与ＰＣＳ２运行曲线重合。??ｐ??充电??ＰＣＳＩ??ｆｍｉｎ??／ｍ．ｘ＾／ＰＣＳ２??／ｐ＾??－Ａ?ｆ??放电??图３频率偏差导致环流曲线??Ｆｉｇ．?３?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ??即匕ｃａ?＝匕ｃｃ２，若频率出现检测和计算误??差丄＃／６且满足：??ｆａ＞ｆｎｔａ￣Ｐ＾＂＞ｆｂ?（４）??即ＰＣＳ１运行在图中曲线的ａ点，而ＰＣＳ２运行??在?６?点。Ｐ（ａ）＞０，ＰＣＳｌ?为充电状态，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??为放电状态，此时储能系统形成内部功率环流。??用同样方法分析ＡＧＣ指令充电，在频率越下??限时亦可能导致功率环流。??２．２功率指令差异导致的环流分析??由于不同储能电池单元之间荷电状态（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，调峰运行模式下，每台ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情况。以其中两台为例进行??分析，两台ＰＣＳ的运行曲线不重合，曲线的差异??能够造成一台ＰＣＳ为充电状态，一台Ｐ
【参考文献】：
期刊论文
[1]电池储能电源参与电网一次调频的自适应控制策略[J]. 李欣然,崔曦文,黄际元,黎淑娟,孟娅. 电工技术学报. 2019(18)
[2]考虑储能调频死区的一次调频控制方法[J]. 马智慧,李欣然,谭庄熙,黄际元,贺悝. 电工技术学报. 2019(10)
[3]江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示[J]. 李建林,王上行,袁晓冬,雷震,惠东. 电力系统自动化. 2018(21)
[4]大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略研究[J]. 吴林林,刘辉,高文忠,白恺. 华北电力技术. 2017(03)
[5]多类型储能一次调频特性研究[J]. 邓威,谢煜东,黄际元,唐星祝,向萌. 湖南电力. 2015(01)
本文编号：3572329
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１?ＰＣＳ下垂控制曲线??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??
）＞０，ＰＣＳｌ?为充电状态，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??为放电状态，此时储能系统形成内部功率环流。??用同样方法分析ＡＧＣ指令充电，在频率越下??限时亦可能导致功率环流。??２．２功率指令差异导致的环流分析??由于不同储能电池单元之间荷电状态（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，调峰运行模式下，每台ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情况。以其中两台为例进行??分析，两台ＰＣＳ的运行曲线不重合，曲线的差异??能够造成一台ＰＣＳ为充电状态，一台ＰＣＳ为放电??状态，形成储能系统内部的环流。如图２所示，以??频率死区内处于放电状态为例，当前两台ＰＣＳ的??ＡＧＣ指令均为负，图中虚线对应的某一时刻，即??使两台ＰＣＳ计算的系统频率完全没有误差，若??ＡＧＣ功率指令不同，满足和频率的关系为：??（３）??３集中式一次调频控制策略??对电网而言，分散式一次调频控制策略中各??个ＰＣＳ按照各自的功率下垂曲线运行，其实际等??效成多个调频电源，对每台ＰＣＳ的频率计算精度??要求较高，调频性能的一致性和可控性也均较差。??基于以上分析，某些工况还易发生内部环流，整体??调频效果在实际运行时并不理想。??３．１集中式一次调频控制系统架构及策略??此处提出一种集中式一次调频控制方案，针??对大容量电池储能系统，配置变流器集群控制器，??集中式一次调频控制系统架构如图４所示。??Ｐ??充电??ｆｍ＼ｎ??ＰＣＳＩ??厂ＡＧＣ２??ｄ放电；??｜ＥＭＳ｜?群控制器??｜?ＰＣＳ１Ｉ??ＰＣＳ２?｜??職ｒ络??图２功率指令不同导致环流曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅ
频率死区内??可能为充电、放电或者为零。不同运行状态下ＰＣＳ??下垂控制曲线如图１所示，曲线１￣３分别示出??ＡＧＣ指令为充电、零（不充不放）、放电时的ＰＣＳ??运行曲线。??图１?ＰＣＳ下垂控制曲线??Ｆ＇ｉｇ．?１?Ｄｒｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ??率指令为正，指令的差异亦可能形成内部环流。??２．３频率计算差异导致的环流分析??即使ＰＣＳ采用同一供应商产品，每台ＰＣＳ的??采样和计算精度仍然存在差别，不同ＰＣＳ计算的??频率会存在偏差。??如图３所示，以放电状态为例，当ＡＧＣ指令??相同时，ＰＣＳ１与ＰＣＳ２运行曲线重合。??ｐ??充电??ＰＣＳＩ??ｆｍｉｎ??／ｍ．ｘ＾／ＰＣＳ２??／ｐ＾??－Ａ?ｆ??放电??图３频率偏差导致环流曲线??Ｆｉｇ．?３?Ｐｏｗｅｒ?ｃｉｒｃｕｍｆｌｕｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ??即匕ｃａ?＝匕ｃｃ２，若频率出现检测和计算误??差丄＃／６且满足：??ｆａ＞ｆｎｔａ￣Ｐ＾＂＞ｆｂ?（４）??即ＰＣＳ１运行在图中曲线的ａ点，而ＰＣＳ２运行??在?６?点。Ｐ（ａ）＞０，ＰＣＳｌ?为充电状态，Ｐ（６）＜０，ＰＣＳ２??为放电状态，此时储能系统形成内部功率环流。??用同样方法分析ＡＧＣ指令充电，在频率越下??限时亦可能导致功率环流。??２．２功率指令差异导致的环流分析??由于不同储能电池单元之间荷电状态（ＳＯＣ）??均衡的控制要求，调峰运行模式下，每台ＰＣＳ的??功率存在并不相等的情况。以其中两台为例进行??分析，两台ＰＣＳ的运行曲线不重合，曲线的差异??能够造成一台ＰＣＳ为充电状态，一台Ｐ
【参考文献】：
期刊论文
[1]电池储能电源参与电网一次调频的自适应控制策略[J]. 李欣然,崔曦文,黄际元,黎淑娟,孟娅. 电工技术学报. 2019(18)
[2]考虑储能调频死区的一次调频控制方法[J]. 马智慧,李欣然,谭庄熙,黄际元,贺悝. 电工技术学报. 2019(10)
[3]江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示[J]. 李建林,王上行,袁晓冬,雷震,惠东. 电力系统自动化. 2018(21)
[4]大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略研究[J]. 吴林林,刘辉,高文忠,白恺. 华北电力技术. 2017(03)
[5]多类型储能一次调频特性研究[J]. 邓威,谢煜东,黄际元,唐星祝,向萌. 湖南电力. 2015(01)
本文编号：3572329
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