储能科学与技术 ›› 2025, Vol. 14 ›› Issue (7): 2833-2843.doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0108
收稿日期:
2025-02-06
修回日期:
2025-03-24
出版日期:
2025-07-28
发布日期:
2025-07-11
通讯作者:
李浩然
E-mail:3523788837@qq.com
作者简介:
李浩然(1989—),男,硕士,高级工程师,主要研究方向是配网自动化,E-mail:3523788837@qq.com。
基金资助:
Received:
2025-02-06
Revised:
2025-03-24
Online:
2025-07-28
Published:
2025-07-11
Contact:
Haoran LI
E-mail:3523788837@qq.com
摘要:
在配电网供电恢复过程中,由于各个电池储能设备的SOC(state of charge)差异化特性,导致部分设备可能出现过充或过放等问题,从而对配电网的稳定运行造成威胁。为更好地发挥配电网供电恢复过程中储能的有功支撑能力,提出了基于电池储能SOC特性的配电网供电恢复有功控制方法。首先,根据分布式光伏及电池储能的频率响应特性,考虑了分布式光伏和储能系统的动态响应能力,建立了配电网供电恢复场景的有功控制模型;然后,分析了储能SOC与调频系数间的解析关系,以此构建计及储能SOC特性的调频系数约束,在此基础上进一步考虑储能的容量限制和配电网的状态空间方程,以最小化频率偏差为优化目标函数构建了储能调频系数协同优化方法;最后,通过Matlab/Simulink仿真算例对比优化前后控制策略的调频性能,结果表明,该算法相比优化前具有更高的控制精度和更快的响应速度,充分发挥各储能单元的调频性能,从而提升了配电网供电恢复过程中的有功控制性能。
中图分类号:
李浩然, 王子滔. 基于电池储能SOC特性的配电网供电恢复有功控制方法[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(7): 2833-2843.
Haoran LI, Zitao WANG. Active control method for power restoration in distribution networks considering the characteristics of distributed energy storage SOC[J]. Energy Storage Science and Technology, 2025, 14(7): 2833-2843.
[1] | 魏旭, 刘东, 高飞, 等. 双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划[J]. 电网技术, 2023, 47(9): 3648-3661. DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1966. |
WEI X, LIU D, GAO F, et al. Generation expansion planning of new power system considering collaborative optimal operation of source-grid-load-storage under carbon peaking and carbon neutrality[J]. Power System Technology, 2023, 47(9): 3648-3661. DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2022.1966. | |
[2] | 张姝, 周丽萍, 黄河, 等. 计及占用影响的集成楼宇暖通空调负荷群配电网优化方法[J]. 电网技术, 2024, 48(11): 4436-4444. DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2023.1618. |
ZHANG S, ZHOU L P, HUANG H, et al. Optimization method of HVAC load group distribution network for integrated buildings taking into account occupancy effects[J]. Power System Technology, 2024, 48(11): 4436-4444. DOI: 10.13335/j.1000-3673.pst.2023.1618. | |
[3] | 杨祺铭, 李更丰, 别朝红, 等. 计及间歇性新能源的弹性城市电网输配电协同供电恢复方法[J]. 高电压技术, 2023, 49(7): 2764-2774. DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20230574. |
YANG Q M, LI G F, BIE Z H, et al. Coordinated power supply restoration method of resilient urban transmission and distribution networks considering intermittent new energy[J]. High Voltage Engineering, 2023, 49(7): 2764-2774. DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20230574. | |
[4] | 王振浩, 陈诗伦, 葛津铭, 等. 计及新能源场站调频能力的电力系统最小惯量评估方法[J]. 太阳能学报, 2024, 45(8): 494-502. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0540. |
WANG Z H, CHEN S L, GE J M, et al. Minimum inertia evaluation method of power system considering frequency modulation capability of new energy stations[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2024, 45(8): 494-502. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0540. | |
[5] | 孙冉, 王建波, 马彦钊, 等. 基于强化学习的新能源场站储能一次调频自适应控制策略[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(3): 858-869. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0658. |
SUN R, WANG J B, MA Y Z, et al. Adaptive control strategy for primary frequency regulation for new energy storage stations based on reinforcement learning[J]. Energy Storage Science and Technology, 2024, 13(3): 858-869. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0658. | |
[6] | 钟诚, 姜志富, 张翔宇, 等. 含风光出力随机性的独立微电网二次频率控制[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 523-533. DOI: 10.19912/j. 0254-0096.tynxb.2022-1463. |
ZHONG C, JIANG Z F, ZHANG X Y, et al. Secondary frequency control of islanded microgrid considering wind and solar stochastics[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2024, 45(1): 523-533. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1463. | |
[7] | 林毅, 林伟伟, 张菁娴, 等. 计及调频效益的微电网源-荷动态频率调整研究[J]. 可再生能源, 2023, 41(5): 660-666. DOI: 10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2023.05.012. |
LIN Y, LIN W W, ZHANG J X, et al. Research on source-load dynamic frequency adjustment of microgrid considering frequency modulation benefits[J]. Renewable Energy Resources, 2023, 41(5): 660-666. DOI: 10.13941/j.cnki.21-1469/tk. 2023. 05.012. | |
[8] | 李忠文, 吴龙, 程志平, 等. 光储系统参与微电网频率调节的模糊自适应滑模控制[J]. 高电压技术, 2022, 48(6): 2065-2076. DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20211542. |
LI Z W, WU L, CHENG Z P, et al. Fuzzy adaptive sliding mode control of photovoltaic and storage systems for providing frequency regulation of microgrid[J]. High Voltage Engineering, 2022, 48(6): 2065-2076. DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve. 20211542. | |
[9] | 颜湘武, 张世峥, 贾焦心. 光伏机组虚拟惯量控制下电力系统频率特性分析[J]. 可再生能源, 2023, 41(1): 81-89. DOI: 10.13941/j.cnki. 21-1469/tk.2023.01.006. |
YAN X W, ZHANG S Z, JIA J X. Analysis of frequency characteristics of power system under photovoltaic power plant with virtual inertia control[J]. Renewable Energy Resources, 2023, 41(1): 81-89. DOI: 10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2023.01.006. | |
[10] | 廖世强, 张新燕, 刘莎莎, 等. 储能电池一次调频无模型自适应控制策略[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(10): 3221-3230. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0269. |
LIAO S Q, ZHANG X Y, LIU S S, et al. Model-free adaptive control strategy for primary frequency modulation of energy storage battery[J]. Energy Storage Science and Technology, 2022, 11(10): 3221-3230. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239. 2022. 0269. | |
[11] | 朱作滨, 孙树敏, 丁月明, 等. 基于储能协调自适应VSG控制策略研究[J]. 太阳能学报, 2023, 44(12): 410-419. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1215. |
ZHU Z B, SUN S M, DING Y M, et al. Research on adaptive vsg control strategy based on energy storage coordination[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2023, 44(12): 410-419. DOI: 10.19912/j. 0254-0096.tynxb.2022-1215. | |
[12] | 刘小龙, 庞敬磊, 吕智嘉, 等. 考虑荷电状态的电池储能一次调频综合控制方法[J]. 中国测试, 2024, 50(10): 59-65. |
LIU X L, PANG J L, LÜ Z J, et al. A comprehensive control method for primary frequency modulation of battery energy storage based on state of charge[J]. China Measurement & Test, 2024, 50(10): 59-65. | |
[13] | 贺悝, 郭罗权, 谭庄熙, 等. 考虑调频阶段需求的混合储能一次调频综合控制策略[J]. 太阳能学报, 2024, 45(9): 697-708. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-1580. |
HE L, GUO L Q, TAN Z X, et al. Comprehensive control strategy of hybrid energy storage in primary frequency regulation considering demands of frequency regulation stages[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2024, 45(9): 697-708. DOI: 10.19912/j. 0254-0096.tynxb.2023-1580. | |
[14] | 曹钰, 姜彤, 刘炽, 等. 考虑频率特性及储能电池状态的电化学储能参与一次调频控制策略[J]. 储能科学与技术, 2023, 12(10): 3120-3130. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0281. |
CAO Y, JIANG T, LIU C, et al. Electrochemical energy storage participation in primary frequency regulation control strategy considering frequency characteristics and energy storage battery state[J]. Energy Storage Science and Technology, 2023, 12(10): 3120-3130. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0281. | |
[15] | 李庆波, 罗锐, 翟旭京, 等. 基于多源协同的主动配电网优化控制策略[J]. 沈阳工业大学学报, 2022, 44(6): 601-606. DOI: 10.7688/j.issn.1000-1646.2022.06.01. |
LI Q B, LUO R, ZHAI X J, et al. Optimal control strategy based on multi-source cooperation for active distribution network[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2022, 44(6): 601-606. DOI: 10.7688/j.issn.1000-1646.2022.06.01. | |
[16] | 曾伟, 熊俊杰, 马速良, 等. 提升光伏消纳的分布式储能系统控制方法[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(10): 3268-3274. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0573. |
ZENG W, XIONG J J, MA S L, et al. Research on control method of distributed energy storage system to improve photovoltaic consumption[J]. Energy Storage Science and Technology, 2022, 11(10): 3268-3274. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0573. | |
[17] | 吴争荣, 包新晔, 尹立彬, 等. 基于BGA的配电网可靠性自恢复方法[J]. 沈阳工业大学学报, 2023, 45(3): 253-258. |
WU Z R, BAO X Y, YIN L B, et al. Reliability self-recovery method based on BGA for distribution network[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2023, 45(3): 253-258. | |
[18] | 周里涛, 吴岩, 徐昌前, 等. 适用于配网分布式储能的电压频率协调支撑控制[J]. 中国测试, 2023, 49(2): 50-57. |
ZHOU L T, WU Y, XU C Q, et al. Voltage and frequency coordinated support control for energy storage system in distribution network[J]. China Measurement & Test, 2023, 49(2): 50-57. | |
[19] | 高长伟, 刘晓明, 孟昭军. 分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制[J]. 太阳能学报, 2021, 42(2): 376-382. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2018-0878. |
GAO C W, LIU X M, MENG Z J. Improved virtual synchronous generator control strategy for distributed photovoltaic power system[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2021, 42(2): 376-382. DOI: 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2018-0878. | |
[20] | 黎萌, 林章岁, 林毅, 等. 基于改进模型预测控制的分布式储能辅助调频控制方法[J]. 水利水电技术(中英文), 2023, 54(S2): 447-456. DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2023.S2.071. |
LI M, LIN Z S, LIN Y, et al. Distributed energy storage assisted frequency regulation control method based onimproved model predictive control[J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2023, 54(S2): 447-456. DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe. 2023.S2.071. | |
[21] | 胡英杰, 李强, 李群. 考虑容量限制的构网型光储系统惯量与一次调频参数优化配置方法[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 115-122. |
HU Y J, LI Q, LI Q. Co-optimization of inertia and droop control coefficient for grid-forming photovoltaic-storage system considering capacity limits[J]. Electric Power, 2024, 57(10): 115-122. |
[1] | 王子滔, 李浩然. 考虑分布式储能功率支撑的配电网供电恢复频率控制方法[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(7): 2738-2751. |
[2] | 马昊远, 吴焱, 王通, 胡锦洋, 李佳, 黄钰期. 基于力-电-温度信号和CNN-BiLSTM模型的磷酸铁锂电池SOC估计[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(7): 2865-2874. |
[3] | 宋海飞, 王乐红, 原义栋, 赵天挺, 陈捷. 基于改进卡尔曼算法的电池采样电压滤波估计[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(5): 2106-2113. |
[4] | 汪红辉, 李嘉鑫, 储德韧, 李彦仪, 许铤. 磷酸铁锂电池存储失效机理及热安全性研究[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(5): 1797-1805. |
[5] | 王滔, 毛田, 周保荣, 赵文猛, 华浩. 基于储能荷电状态的虚拟同步机控制探讨[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(5): 2032-2034. |
[6] | 李渊, 郑舒, 陈永华, 王俊, 王子辉. 计及系统可靠性约束的配电网储能优化配置[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(1): 193-202. |
[7] | 田野, 王珊珊, 姚旭, 刘佳鑫, 韩晓冬. 配电网通信与分布式储能技术协同应用的意义与发展[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(1): 190-192. |
[8] | 胡雪峰, 常先雷, 刘肖肖, 徐威, 张文彬. 适用于宽温度范围的锂离子电池SOC估计方法[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(9): 2983-2994. |
[9] | 李清波, 张懋慧, 罗英, 吕桃林, 解晶莹. 基于等效电路模型融合电化学原理的锂离子电池荷电状态估计[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(9): 3072-3083. |
[10] | 陈峥, 杨博, 赵志刚, 申江卫, 肖仁鑫, 夏雪磊. 考虑锂电池温度和老化的荷电状态估算[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(8): 2813-2822. |
[11] | 朱文韬, 周杨, 徐艺敏, 施涛. 电池储能技术在新能源发电系统中的应用与优化[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(8): 2737-2739. |
[12] | 甄箫斐, 王贝贝, 张小虎, 孙一铭, 曹文炅, 董缇. 锂电池储能系统热失控气体生成及扩散规律研究[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(6): 1986-1994. |
[13] | 刘宝泉, 曹小雨. 锂电池热失控早期典型气体精准检测方法[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(6): 1995-2009. |
[14] | 张大兴, 黄泽荣, 王祥东, 王延凯, 蔡冰子, 袁昊宇, 田明明, 袁英平, 曹原. 基于功率变换器的梯次利用电池系统均衡控制策略[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(5): 1635-1642. |
[15] | 廉高棨, 叶敏, 王桥, 李岩, 麻玉川, 孙乙丁, 杜鹏辉. 基于改进模型与优化自适应CKF的锂离子电池快速变温工况下的SOC估计[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(5): 1667-1676. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||