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光/儲混合系統中的儲能控制技術研究

2017-02-16 02:38    admin    閱讀 797

中國科學院電工研究所、中國科學院大學的研究人員雷鳴宇、楊子龍、王一波、許洪華,在2016年第23期《電工技術學報》上撰文指出,在含有高滲透率光伏發電的配電網中,安裝儲能系統可以減小光伏功率波動對電網的沖擊。

為了實現儲能對光伏發電功率的平滑作用,提出一種基于低通濾波與短時功率預測技術的儲能控制方法,大幅度消除了傳統低通濾波方法造成的延時,同時可降低光伏功率預測誤差對控制效果的影響,提高了平滑效果,節省了儲能安裝容量。仿真結果顯示該策略能有效降低光伏發電功率的波動性,降低電池過充或過放現象的發生概率。

近年來,分布式光伏發電系統在工業園區、商業建筑和農業大棚等場所的安裝規模不斷擴大,使其在配電網中的滲透率不斷提高,對配電網的影響也受到越來越多的關注。

光伏發電系統輸出功率受氣象變化影響,具有較強的波動性,對電網的安全穩定及電能質量造成了嚴重影響,主要表現在電壓升高、諧波增大和功率沖擊等方面。為了降低光伏發電并網對電網的影響,可以采用儲能裝置與分布式電源相配合的方式,平滑輸出功率,提高系統電能質量,保證光伏發電順利并網。

鉛酸蓄電池儲能具有安裝位置靈活、經濟性好及技術成熟等優點,在分布式光伏發電領域得到廣泛應用,在光伏/儲能混合發電系統中,受到天氣的隨機變化、負荷的快速啟停和儲能電池的使用壽命等因素的制約,需要合理地開發設計儲能電站控制策略,滿足多個目標的需求,儲能電站的控制技術已成為智能電網領域的熱點研究課題。

光伏/儲能系統中,對儲能電站的一個重要控制目標是通過快速的充放電控制實現平抑光伏發電功率的波動,減小對電網的沖擊。目前常見的儲能控制方法有基于低通濾波原理的儲能控制方法、基于短時功率預測技術的控制方法、小波包分解方法等,這些方法各具有不同的優缺點: 低通濾波方法原理簡單、技術成熟、易實現,但缺點是會導致較為嚴重的延時問題,浪費大量的電能,也不利于電網調度; 基于短時功率預測的方法具有預判能力,控制更為及時,但控制效果直接受功率預測準確度的影響較大。

本文采用基于低通濾波與短時功率預測技術相結合的儲能控制方法,既可以減小甚至消除低通濾波造成的延時,又降低功率預測準確度對最終控制效果的影響。同時使用了兩級低通濾波分組控制策略以及荷電狀態( SOC) 反饋修正,既提高了控制效果,又有利于延長儲能系統的使用壽命。

圖1 包含電池儲能系統的光伏并網發電系統結構

結論

本文鑒于光伏發電系統功率易受環境影響,具有較強的頸隨機性和波動性,提出一種蓄電池儲能系統平抑光伏功率波動的控制策略,具體控制方法如下:

1) 對儲能電池進行分組控制,采用兩級低通濾波原理平滑光伏發電功率,可避免所有電池頻繁充放電,有利于提高電池使用壽命。

2) 具備蓄電池荷電狀態反饋調節功能,可對低通濾波時間常數及充放電功率衰減系數分別進行實時修正,在電池SOC 值過大時及時放電,過小時及時充電,避免電池出現過充或過放現象。

3) 引入短時光伏發電功率預測技術,消除了低通濾波造成的延時問題,同時可以證明,光伏功率預測的準確度對最終的控制效果影響很小。

該控制策略可對光伏發電系統中的儲能電池充放電控制進行理論指導,具有實際工程意義。


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