《电子技术应用》
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电池储能系统参与配电网电压调节的策略研究
2020年电子技术应用第9期
焦永斌,秦会斌,华咏竹,周继军
杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所,浙江 杭州310018
摘要: 以可再生能源为核心的分布式发电(Distributed Generation,DG)易受天气、季节、气候等条件的影响,具有间歇性、随机性发电的特点。当大规模接入配电网后会影响电能的质量,降低电网的稳定性,从而会使电网电压产生波动。针对传统的电压调节方法存在的不足,提出了一种利用电池储能系统(Battery Energy Storage Systems,BESSs)来进行电网电压调节的策略,对电网电压进行调节的同时,对电池的电荷状态(State of Charge,SOC)也进行实时监控,避免电池在充放电时发生过充过放。
中图分类号: TM721
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200322
中文引用格式: 焦永斌,秦会斌,华咏竹,等. 电池储能系统参与配电网电压调节的策略研究[J].电子技术应用,2020,46(9):123-126,131.
英文引用格式: Jiao Yongbin,Qin Huibin,Hua Yongzhu,et al. Battery energy storage systems participates in the strategy research of voltage regulation of distribution network[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(9):123-126,131.
Battery energy storage systems participates in the strategy research of voltage regulation of distribution network
Jiao Yongbin,Qin Huibin,Hua Yongzhu,Zhou Jijun
Institute of New Electron Device & Application,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China
Abstract: Distributed generation(DG) with clean and renewable energy as its core is susceptible to weather, season, and climate conditions. It has the characteristics of intermittent and random power generation. Large-scale access to the distribution network will affect the quality of power and reduce the stability of the power grid, which will cause fluctuations in the grid voltage. In view of the shortcomings of the traditional voltage regulation methods, a strategy for grid voltage regulation by using battery energy storage systems(BESSs) is proposed to adjust the grid voltage while the state of charge(SOC) of the battery also performs real-time monitoring to prevent overcharging and overcharging of the battery during charging and discharging.
Key words : distribution network; distributed generation; battery energy storage systems; voltage regulation; SOC

0 引言

    随着社会的不断进步和发展,能源的需求和消耗日益增加。因此能源危机和环境污染问题越来越严重。传统的化石能源如煤炭、石油、天然气,是不可再生能源,随着消耗越来越紧缺,并且还会带来环境污染和全球变暖等一系列问题。党的十八大以来,我国在生态文明建设方面已经取得很大的进步,但目前我国的环境问题、能源改革问题依然艰巨,亟待以绿色发展引领能源行业变革。十九大报告指出,要坚持绿色发展理念,推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。发展清洁能源是改善能源结构、保障能源安全、推进生态文明建设的重要任务。因此改变能源结构,发展可再生能源成为目前的研究重点。近年来,太阳能、风能、潮汐能等可再生能源快速发展,可再生能源的应用改善了传统的能源体系,其具有污染少、可持续的优势。因此,以可再生能源为核心的分布式发电得到大规模运用和发展。但是由于可再生能源容易受到天气、季节、气候等因素的影响,以可再生能源为核心的分布式发电具有间歇性、随机性和不稳定性,当大规模分布式发电接入配电网后,电网电压容易发生波动,从而影响电气设备的寿命,增加配电网的功率损耗。综上所述,研究分布式发电的特点,找到一种合适的配电网电压调节策略是十分必要的。

    近年来,大量分布式电源接入配电网,为配电网带来了很多影响,主要表现在电压波动、潮流流向、系统保护等方面,但与之相关的技术解决方案也正在开展研究。文献[1]、[2]提出将串联电容补偿应用到配电网的电压调节中,当电压发生波动时,可检测负荷侧电压,计算出需要的电容补偿量,自动调节等效阻抗,从而稳定电网电压。文献[3]提出利用调节有载调压变压器(On-Load Tap Changer,OLTC)的分接头来改善配电网电压分布,在OLTC无法满足的情况下,利用OLTC和静止无功补偿装置(Static Var Compensator,SVC)复合式调节方式,来稳定配电网电压。文献[4]提出一种晶闸管分级电压调节器(Thyristor Voltage Regulator,TVR),可以自动分级调节电网电压,并可以适应潮流方向的变化。但是电容补偿、OLTC、电压调节器这几种方法调节速率低,并且频繁调节还会降低使用寿命,降低调节效率。

    为了解决这些传统调节方法的不足,近年来的研究表明将电池储能系统(BESSs)运用到配电网电压调节中有很好的应用前景。文献[5]从储能系统对配电网电压的改善作用方面考虑, 提出了集群电压自治策略。在文献[6]中,通过获取电池单元的最佳位置、容量和额定功率,开发了一种包括风电DG的有源配电网。电池同时针对多个对象进行调度,即调峰、调压和提高可靠性。文献[7]研究了在主动配电网背景下的储能系统优化配置问题,建立了相应的优化配置模型,并提出了求解方法,发挥储能系统对主动配电网的最大支撑作用。文献[8]引入储能装置并利用充放电的特性对配电网电压偏差指标进行优化,提出的配电网有功-无功协调优化模型可有效地降低配电网电压偏差。文献[9]提出“削峰填谷”和“平滑负荷”两种优化目标,针对这两种优化目标,研究储能系统配置的问题。文献[10]介绍了一种电网规模的BESSs的运行和控制方法,该系统旨在减轻光伏(PhotoVoltaic,PV)集成的负面影响,同时提高整体配电系统的效率和运行。文献[11]对带有储能系统的风力发电接入配电网产生的问题进行了深入研究。文献[12]建立了电池储能系统接入配电网后的数学模型,研究了储能容量配置和优化问题。

    本文基于前人研究所做的工作,提出了一种新的BESSs协调控制算法,通过多个BESSs的协调充放电,将电网节点电压控制在允许范围内,降低了配电网电压偏差带来的不利影响。BESSs参与配电网电压调节这种方法响应速度快,降低了配电网的电压波动,提高了电能质量。并且还可以实时监控电荷状态(SOC)来获取电池的剩余容量大小,以此来调整充电还是放电,减少了电池组的充放电次数,提高了电池组的使用寿命。




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作者信息:

焦永斌,秦会斌,华咏竹,周继军

(杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所,浙江 杭州310018)

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