储能系统在智慧能源微网中的应用(2)-solarbe文库

资源描述：

储能系统在智慧能源微网中的应用 the Application of the Energy storage System in the Smart Energy Source Microgrid 汇报人程志江 2019年 7月 15日目录 C o n t e n t s 1 背景与意义 2 微电网储能优化配置 3 异构储能能量管理系统 4 示范系统 -02- 1 研究背景与意义 1 研究背景与意义 -04- 中国的能源消耗中，煤炭所占的比例高达 66（其余为石油占 17.5，天然气占 5.6，水能占 8.1，其他能源占 2.8。必须大力发展可再生能源，形成低碳多源的全新能源结构中国的能源结构极具不平衡性（ a）可再生能源的发电比例（ b）新增可再生能源发电比例 2035年可再生能源发展预测 1 研究背景与意义 -05- 中国大部分地区，特别是西部地区的蕴含着丰富的太阳能、风能等可再生能源。中国的可再生能源分布中国太阳能分布图中国有效风能密度分布图 1 研究背景与意义 -06- 为了充分利用可再生资源发电，改善可再生能源发电的可靠性，减少可再生能源发电的波动性对大电网的冲击，微电网育而生。可再生能源的利用方式 CERTS提出的微电网结构 EPRI微电网结构四方公司微电网分层控制体系 1 研究背景与意义 -07- 微电网储能系统研究现状各种储能技术的应用领域分析（ a）传统火电调峰调频效果 b）锂离子储能调峰调频效果储能在电力系统调峰调频中的应用效果（ a） BMS结构 1 （ b） BMS结构 2 BMS系统结构框图储能的分类 2 微电网储能优化配置 2 微电网储能优化配置 -9- 光伏微电网混合储能控制策略系统整体结构图系统能量分配示意图微电网系统各个单元的功率满足 2 微电网储能优化配置 -10- 系统能量平衡控制策略混合储能系统结构图电压跟随型示意图功率分配型示意图储能系统控制框图 2 微电网储能优化配置 -11- 系统并网运行仿真系统整体仿真模型混合储能子系统模型模型参数设置系统并网运行仿真 2 微电网储能优化配置 -12- 系统并网运行仿真实验平台系统并网运行实验结果微电网储能优化配置 -13- 系统并网运行仿真有功功率突减实验结果有功功率突增实验结果直流负载功率突增直流负载功率突减 3 异构储能能量管理系统 3 异构储能能量管理系统 -15- 将微电网中多类型储能系统构建梯次异构的综合能量管理系统，以多类型储能装置的耦合作用机理为主要研究对象，探索多类型储能装置在多时间尺度协调下的能量管理系统，提高可再生能源发电的消纳能力。概述异构储能系统结构 3 异构储能能量管理系统 -16- 通过 HFT实现能量在 “ 源 -荷 -储 ” 之间的隔离以及耦合传输，表现为各端口的电压、电流、功率变化。对能量转换机制进行数学解析，得到单元能量转换函数，并对其转换效率、时间尺度、谐波分量等特征参数进行优化。储能单元能量转换机制综合能量管理单元基本结构 3 异构储能能量管理系统 -17- 电力电子的器件控制的时间尺度为 ns/μs级、电压控制时间尺度是 ms 级、储能的时间尺度为 s/min级、系统调度的时间尺度涵盖 s/min/h级。储能单元能量异构储能系统多时间尺度耦合机理机制异构储能系统时间尺度模型框架 3 异构储能能量管理系统 -18- 根据不同的时间尺度，将异构储能的优化调度分为器件级调度、电压级调度、储能级调度和系统级调度。储能单元能量异构储能系统多时间尺度耦合机理机制带异构储能系统的光伏系统优化调度过程 3 异构储能能量管理系统 -19- 综合考虑储能单元性能约束与负荷需求，协调储能单元的充放电过程分层控制策略光伏微电网异构储能系统分层能量管理的层级模型基于异构储能系统的弱中心化电力系统控制框架弱中心化分布式 Consensus控制系统光伏系统异构储能系统功率分配图 DCA算法模型控制系统框图 3 异构储能能量管理系统 -20- 统中各台 DC/DC变换器采用交叉型网络连接方式，即相邻变换器之间进行数据交换，所有变换器和信息中心进行数据交换。算例分析微电网异构储能系统结构 3 异构储能能量管理系统 -21- 分控与电池组装示意图系统接线示意图 l分布式并网控制的储能系统级联 PCS拓扑 MMHC拓扑传统 PCS拓扑 3 异构储能能量管理系统 -22- 级联技术方案 – “ 级 ” 联 ≠串联 – “ 级 ” 联独立、受控的输出侧串联 Ø低压模块化 Ø少串（ 12-16） Ø多级级联 Ø独立受控 Ø模块化可替换 Ø储能平台体系工作机理多电平 PWM技术 4 示范系统 4.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统 -24- 科技援疆计划项目 “ 基于风、光和储能的微电网沙漠灌溉系统研究 ” 总投资 130万元，完成的主要工作有 Ø 风 /光 /储混合组网的微网系统总体方案研究 Ø 混合组网的微网系统稳定控制策略及技术 Ø 微网逆变器及多机并联控制技术 Ø 高效智能储能系统控制器 Ø 混合组网微网示范系统及系统集成技术 Ø 故障检测与保护技术 -25- 系统结构系统结构图参数数值额定功率 50kW 交流侧额定电压 380V±10 额定频率 50Hz±10 直流母线电压 680V 锂电池组容量 40Ah96节锂电池组电压 280V340V 锂电池组 boost电感 3.5mH 超级电容容量 2.5F/400V 超级电容电压 150V350V 超级电容 boost电感 3mH LC滤波电感 5mH LC滤波电容 20uF 开关频率 10kHz 逆变器电气参数 4.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统 -26- 系统结构（ a）逆变器内部结构图（ b）逆变器外形图逆变器控制柜实物图沙漠灌溉用微电网系统平台 4.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统 -27- 系统性能（ a）原始波形（ b）局部放大波形满功率充电到满功率放电的电流波形（ a）原始波形（ b）局部放大波形满功率放电到满功率充电的电流波形 6.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统4.1 -28- 系统性能（ a）原始波形（ b）局部放大波形满容量感性无功到满容量容性无功的电流波形（ a）原始波形（ b）局部放大波形满容量容性无功到满容量感性无功的电流波形 4.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统 -29- 上位管理系统整体界面储能控制界面部分运行数据部分运行曲线 4.1 基于风、光和储能的沙漠灌溉微电网系统 -30- 4.2 可再生能源多能互补系统