通用储能系统数学模型及其PSASP建模研究

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第36卷 第1期 2012年1月 电 网 技 术 Power System Technology Vol. 36 No. 1

Jan. 2012

文章编号：1000-3673（2012）01-0051-07 中图分类号：TM 74 文献标志码：A 学科代码：470·4054

通用储能系统数学模型及其PSASP建模研究

李妍1，荆盼盼1，王丽1，许轶珊2，杨增涛2，张步涵1，毛承雄1

（1．华中科技大学 电气与电子工程学院，湖北省 武汉市 430074；

2．新乡供电公司，河南省 新乡市 453002）

A Mathematical Model of Versatile Energy Storage System and

Its Modeling by Power System Analysis Software Package

LI Yan1, JING Panpan1, WANG Li1, XU Yishan2, YANG Zengtao2, ZHANG Buhan1, MAO Chengxiong1

(1. College of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei Province, China; 2. Xinxiang Electric Power Supply Corporation, Xinxiang 453002, Henan Province, China) ABSTRACT: With the increasing application of PV and wind power, special attention is being paid to energy storage system, which is regarded as an important manner to smooth power fluctuation. Reasonable layout of energy storage systems become an important issue to enhance the ability of power grid to accept the new energy sources. In order to study the impacts of various energy storage systems on electromechanical transient response of power grid, a versatile energy storage system model suitable to the electromechanical transient calculation of power grid is proposed, by which the characteristic parameters of energy storage system such as time-delay of system resoponse, limitation of charging and discharging and restraint of energy storage capacity can be considered, the effectiveness of the proposed model is verified by user-defined modules in Power System Analysis Software Package (PSASP), a study on the impact of sudden change of output of PV power generation on frequency of the example system is simulated, the suggestion on layout of energy storage systems is given.

KEY WORDS: versatile energy storage system; mathematical model; electromechanical transient simulation; Power System Analysis Software Package (PSASP); user-defined modeling; configuration of energy storage system

摘要：随着光伏、风能发电等并网发电容量的不断增加，储能系统作为平抑功率波动的重要手段被广泛关注。研究合理的储能系统配置，改善系统暂态响应，成为增强电网对新能源发电接纳能力的重要技术手段。为研究不同储能系统对电网机电暂态响应的影响，提出了一种适用于电力系统机电暂

基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2009CB219702)；国家自然科学基金项目(50837003)。

The National Basic Research Program of China (973 Program)(2009CB219702); Project Supported by National Natural ScienceFoundation of China (50837003).

态计算的通用储能系统模型。该模型可以体现储能系统响应时延、充放电功率限制、储能容量限制等储能系统特性参数。通过电力系统综合分析软件PSASP的用户自定义模型UD模块进行自定义建模仿真，分析验证了该模型的有效性，并对算例系统中光伏发电出力变化对弱电网的系统频率造成的影响进行了仿真分析，并提出了储能系统配置的相关建议。 关键词：通用储能系统；数学模型；机电暂态仿真；PSASP；自定义建模；储能系统配置

0 引言

光伏、风力发电等间歇式电源并网容量不断增加，对电力系统运行的影响逐日增大。储能系统作为平抑新能源电源功率波动的重要手段被广泛关注，不同储能系统的充放电功率、储能容量等并网特性不同，其对电网运行的影响亦不同[1]。但是目前所开展的储能建模一般都是基于特定的储能系控制系统统，研究能量存储元件的充放电特性[2-3]、其模型精细至电力电子元件，主要致的设计等[4-5]，，

力于改善储能系统的工作特性。为研究储能系统对电力系统机电暂态过程的影响，需要建立不同时间尺度的模型，反映不同储能系统的并网特性。

本文将建立可体现储能响应时延、充放电速率限制、储能容量限制及储能系统发出无功功率限制等储能特性的通用储能模型，超级电容器、蓄电池和超导储能3者特性的不同体现在特性参数不同，该模型适用于储能系统接入电力系统的机电暂态分析计算。

PSASP是一款适用电网运行分析的综合分析软件，包括潮流计算、暂态计算、最优潮流分析、静态安全分析[6]、短路计算等多种功能，已普遍推

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