基于混合储能互补的自适应光伏功率平抑策略

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2016.08.017

摘要/Abstract

摘要： 分布式光伏未来将在配电网中实现大规模接入，但由于受环境影响，其输出功率波动较大，在光伏并网时会给配电网带来诸多不利。为此，提出了一种基于混合储能的自适应光伏功率平抑策略，通过协调蓄电池和超级电容的功率分配，充分发挥了超级电容响应速度快的特点。同时，平抑策略中的荷电状态（state of charge， SOC）反馈功能兼顾了储能的SOC变化情况，使其具有较强的自适应能力，实现了储能的最优化利用。最后，通过分析验证了所提策略的可行性和有效性。

关键词: 光伏发电系统, 混合储能, 功率平抑, 自适应控制

Abstract: The large-scale access in distribution network of distributed photovoltaic （PV） system will bring many unfavorable factors due to its fluctuating output power affected by environment. This paper proposes an adaptive PV power smoothing strategy based on the hybrid energy storage, which coordinates the power distribution between the battery and the super-capacitorto reach the fully use of fast responding characteristic of super-capacitor. In addition, the state of charge （SOC） feedback function of proposed strategy will have a strong adaptive ability for taking into account the SOC changing, to realize the optimization of energy utilization. Finally, we verify the feasibility and effectiveness of the proposed strategy through the analysis.

Key words: photovoltaic generation system, hybrid energy storage, power smoothing, adaptive control

中图分类号:

TM 615

孙充勃，吕振宇，宋毅，焦阳. 基于混合储能互补的自适应光伏功率平抑策略[J]. 电力建设, 2016, 37(8): 108-.

SUN Chongbo, LYU Zhenyu, SONG Yi, JIAO Yang. Adaptive PV Power Smoothing Strategy Based on Hybrid Energy Storage Complementary[J]. Electric Power Construction, 2016, 37(8): 108-.

参考文献

［1］JEWELL W，RAMAKUMAR R．The effects of moving clouds on electric utilities with dispersed photovoltaic generation［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion，1987，EC-2 （4）：570–576．［2］MARCOS J，MARROYO L，LORENZO E, et al.From irradiance to output power fluctuations：the PV plant as a low pass filter［J］．Progress in PhotovoltaicsResearch and Applications，2011，19 （5）：505–510．［3］CORMODE D，CROMIN AD，RICHARDSON W，et al．Comparing ramp rates from large and small PV systems, and selection of batteries for ramp rate control［C］//IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Tampa, FL : IEEE, 2013，2（1）：1805-1810．［4］MARCOS J，STORKL O，MARROYO L，et al．Storage requirements for PV power ramp-rate control［J］．Solar Energy，2014，99：（1）28-35．［5］丁明，徐宁舟，毕锐．用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价［J］. 电力系统自动化，2011，35（2）：66-72． DING Ming，XU Ningzhou，BI Rui．Modeling of BESS for smoothing renewable energy output fluctuations［J］．Automation of Electric Power Systems，2011，35（2）:66-72．［6］JOHNSON J，SCHENKMAN B，ELLIS A，et al．Initial operating experience of the 1.2MW La Ola photovoltaic system［C］//IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Austin, USA: IEEE, 2012，2（1）：1-6. ［7］张国驹，唐西胜，齐智平．平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统设计［J］．电力系统自动化，2011，35（20）：24-28,93． ZHANG Guoju，TANG Xisheng，QI Zhioing．Design of a hybrid energy storage system on leveling off fluctuating power outputs of intermittent sources［J］．Automation of Electric Power Systems，2011，35（20）：24-28,93．［8］邹见效，戴碧蓉，彭超，等．基于荷电状态分级优化的混合储能风电功率平抑方法［J］．电力系统自动化，2013，37（24）：1-6． ZOU Jianxiao，DAI Birong，PENG Chao，et al．Wind power smoothing method using hybrid energy storage system based on SOC hierarchical optimization［J］．Automation of Electric Power Systems，2013，37（24）:1-6．［9］ALAM M J E，MUTTAQI K M，SUTANTO D．A novel approach for ramp-rate control of solar PV using energy storage to mitigate output fluctuations caused by cloud passing［J］．IEEE Transactions on Energy Conversion，2014，29（2）：507-518．［10］张野，郭力，贾宏杰，等．基于电池荷电状态和可变滤波时间常数的储能控制方法［J］．电力系统自动化，2012，36（6）:34-38,62． ZHANG Ye，GUO Li，JIA Hongjie，et al．An energy storage control method based on state of charge and variable filter time constant［J］．Automation of Electric Power Systems，2012，36（6）:34-38,62．［11］JOHNSON J，ELLIS A，DENDA A，et al．PV output smoothing using a battery and natural gas enginegenerator［C］//IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Tampa, FL:IEEE, 2013，2（1）：1811-1816．［12］HREDZAK B，AGELIDIS V G，JANG M． A model predictive control system for a hybrid battery-ultracapacitor power source［J］. IEEE Transactions on Power Electronics，2014，29（3）：1469-1479．［13］丁明，林根德，陈自年，等．一种适用于混合储能系统的控制策略［J］. 中国电机工程学报，2012，32（7）：1-6+,184． DING Ming，LIN Gende，CHEN Zinian，et al．A control strategy for hybrid energy storage systems［J］．Proceedings of the CSEE，2012，32（7）：1-6,184．［14］吴振威，蒋小平，马会萌，等．用于混合储能平抑光伏波动的小波包–模糊控制［J］．中国电机工程学报，2014，34（3）：317-324． WU Zhenwei，JIANG Xiaoping，MA Huimeng，et al．Wavelet packet-fuzzy control of energy storage syetems for PV power smoothing［J］．Proceedings of CSEE，2014，34（3）：317-324．［15］张卫东，刘祖明，申兰先．利用储能平抑波动的光伏柔性并网研究［J］．电力自动化设备，2013，33（5）：106-111． ZHANG Weidong，LIU Zuming，SHEN Lanxian．Flexible grid-connection of photovoltaic power generation system with energy storage system for fluctuation smoothing［J］．Electric Power Automation Equipment，2013，33（5）：106-111．［16］WANG G，CIOBOTARU M，AGELIDIS V G．Power smoothing of large solar PV plant using hybrid energy storage［J］． IEEE Transactions on Sustainable Energy，2014，5（3）：834-842．［17］LI Xiangjun，HUI Dong，LAI Xiaokang．Battery energy storage station （BESS）-based smoothing control of Photovoltaic （PV） and wind power generation fluctuations［J］．IEEE Transactions on Sustainable Energy，2013，4（2）：464-473．［18］于芃，周玮，孙辉，等．用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计［J］．中国电机工程学报，2011，31（17）：127-133． YU Peng，ZHOU Wei，SUN Hui，et al．Hybrid energy storage system and control system design for wind power balancing［J］．Proceedings of CSEE，2011，31（17）：127-133．［19］于芃，赵瑜，周玮，等．基于混合储能系统的平抑风电波动功率方法的研究［J］．电力系统保护与控制，2011，39（24）：35-40． YU Peng，ZHAO Yu，ZHOU Wei，et al．Research on the method based on hybrid energy storage system for balancing fluctuant wind power［J］．Power System Protection and Control，2011，39（24）：35-40．［20］王海波，杨秀，张美霞．平抑光伏系统波动的混合储能控制策略［J］．电网技术，2013，37 （9）:2452-2458． WANG Haibo，YANG Xiu，ZHANG Meixia．A control strategy of hybrid energy storage system capable of suppressing output fluctuation of Photovoltaic generation system［J］．Power System Technology，2013，37 （9）：2452-2458．

[1]	陈景文，张文倩，李霞. 户用型光储电站混合电池充放电控制策略研究[J]. 电力建设, 2020, 41(2): 101-1078.
[2]	王上行，贾学翠，王立华，闫士杰，李相俊. 混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法[J]. 电力建设, 2020, 41(1): 71-79.
[3]	李泓青，周建萍，茅大钧，李欣煜，胡成奕，邓玉君. 混合储能系统二次功率分配及交互控制策略在直流微网中的应用[J]. 电力建设, 2019, 40(5): 13-19.
[4]	钟国彬，吴涛，曾杰，谢开贵，王超，胡博. 基于离散傅里叶变换的主动配电网混合储能容量优化配置[J]. 电力建设, 2018, 39(8): 85-93.
[5]	李大勇1，都明亮2，田春光2，韩晓娟3. 基于总体平均经验模态分解的混合储能系统协调优化控制[J]. 电力建设, 2018, 39(4): 83-.
[6]	张宸宇1，袁晓冬1，缪惠宇2，郑建勇2，杨赟2，陈虹妃2. 一种虚拟同步机直流侧混合储能系统控制策略[J]. 电力建设, 2018, 39(4): 113-.
[7]	朱雨薇，吕林，刘友波, 周春燕，张永清. 基于动态小波分解的混合储能系统平滑控制策略[J]. 电力建设, 2017, 38(9): 111-.
[8]	杨凯迪，居荣，窦晓波，袁晓冬，陈峰，江水明. 混合储能的鲁棒控制方法 [J]. 电力建设, 2017, 38(9): 120-.
[9]	李星雨，邱晓燕，赵劲帅, 王跃，陈科彬 . 基于极点对称模态分解和需求响应的风电消纳策略 [J]. 电力建设, 2017, 38(7): 51-.
[10]	王跃，吕林，李星雨，宁世超，廖秋萍. 基于极点对称模态分解的混合储能系统容量配置 [J]. 电力建设, 2017, 38(6): 116-.
[11]	倪伟，吕林,李婷，胥威汀，刘俊勇，许立雄. 考虑电热混合储能与重构联合优化的配电网风电消纳策略[J]. 电力建设, 2017, 38(12): 112-.
[12]	林岩，张建成. 基于自适应下垂特性的虚拟同步发电机控制策略[J]. 电力建设, 2016, 37(9): 115-.
[13]	戴少涛，王邦柱，马韬. 超导磁储能系统发展现状与展望[J]. 电力建设, 2016, 37(8): 18-23.
[14]	李阿勇. 基于两级式变流器混合储能系统的应用[J]. 电力建设, 2016, 37(8): 58-.
[15]	王宁，张建成. 基于能量协调控制的混合储能系统容量配置方法[J]. 电力建设, 2016, 37(8): 72-.