刘为群---大容量储能系统控制技术研究（杭州储能大会）.pdf-solarbe文库

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大容量储能系统控制技术杭州 2019-4-25 28pt 2www.nrec.com 内容 1 储能系统概述 2 储能系统控制技术 3 总结 28pt 3www.nrec.com 储能系统概述 -分类抽水蓄能压缩空气飞轮储能超级电容锂离子电池铅蓄电池钠硫电池液流电池物理类电化学类 28pt 4www.nrec.com 电源侧 1 新能源平抑新能源发电的功率波动，减少弃光弃风。传统电源辅助火电调频，提高发电厂经济效益储能系统概述 -作用  电池储能系统的作用电网侧 2 调频调压调峰紧急控制黑启动负荷侧 3 削峰填谷平抑负荷波动平移负荷，减少对供电容量需求应急电源微网 4 基准电源双向调控快速调节工具 28pt 5www.nrec.com 储能系统概述 -作用长时间（分钟 -小时）中短时间（秒 -分钟）短时（毫秒 -秒）电网调度及潮流优化稳定频率和电压（二次调频 /调压）一次调频 /调压暂态控制电源优化电源外特性平抑新能源发电波动消除新能源尖峰和深谷负荷优化负荷外特性平抑负荷波动应急电源消除负荷尖峰和深谷放电放电充电充电 28pt 6www.nrec.com 储能系统概述 -现状 2018年 2019年  现状  现状舆论很热，关注度很高，示范项目有，但商业项目不多舆论很热，关注度很高，项目多，实施很快项目盈利困难储能收益模式仍不明朗用户的主动性、积极性不高投资的主动性、积极性不高政策的主动性、积极性非常高（国网、南网发文）  原因  原因储能的作用还没有被充分认识，储能控制策略重要性认识不到位储能的作用被认识（储能控制重要性认识仍然不到位）储能的价值还没有被充分认可，储能不是电能的搬运工，是电能主动平衡的工具储能的作用被认可，但价值实现较难如何充分发挥储能的价值研究得不够储能系统的 “ 成本控制 ” 需要花大的力气储能系统的 “ 成本控制 ” 还有很长的路要走 28pt 7www.nrec.com 内容 1 储能系统概述 2 储能系统控制技术 3 总结 28pt 8www.nrec.com 储能系统的控制要求  储能变流器的控制策略 - 频率 /电压控制 - 有功 /无功控制 - 虚拟同步机（ VSG）控制  储能系统的控制要求 - 并网时一次调频 /调压控制、暂态紧急控制、（二次调频 /调压控制、 PQ控制） - 离网时恒频 /恒压控制、（ PQ控制） 28pt 9www.nrec.com 储能变流器的控制策略  储能单元架构放电放电充电充电电池变流器电网 X c  I Δ U  c U  S U  ～～ 28pt 10www.nrec.com 储能变流器的控制策略有功无功过载能力 P n 1 . 1 P n 正常输出 - P n - 1 . 1 P N  储能变流器等效为一个电源 - 有功、无功双向可控 X c  I Δ U  c U  S U  ～～ 28pt 11www.nrec.com X c  I Δ U  c U  S U  ～～储能变流器的控制策略  储能变流器的基本控制策略 - Xd* D轴指令值，有功功率、频率等 - Xd D轴测量值 - Xq* Q轴指令值，无功功率、电压等 - Xq Q轴测量值 P I 1 dLi P I diqi * qi   *du * qu1 qLi * di  u *  *u S u P I *dX dX  α β d q P I * qX qX S P W M 28pt 12www.nrec.com    虚拟同步发电机一次调频惯性模拟一次调压 Q 0u refP 1 s0 *du* qu *Q 0 1 Js 1 pmg ge P qn 并网时通过摇摆方程跟踪电网频率和相位储能变流器的控制策略  虚拟同步机技术（ VSG 28pt 13www.nrec.com 储能系统的控制要求  储能变流器的控制策略 - 频率 /电压控制 - 有功 /无功控制 - 虚拟同步机（ VSG）控制  储能系统的控制要求 - 并网时一次调频 /调压模式、暂态紧急控制、（二次调频 /调压控制、 PQ模式） - 离网时恒频 /恒压模式、（ PQ模式） 28pt 14www.nrec.com BATBMS 电池系统储能系统的能量储存介质 PMS 协调控制器 EMS 能量管理系统高级功能控制装置，根据不同应用需求，制定相应的系统级控制策略，并下发指令给 PCS执行监控管理整套储能系统，包含电气监控、能量管理和智能辅助控制等子系统，保障系统安全可靠运行 PCS 储能变流器储能系统的核心设备，能够实现能量在电池和电网之间的可控双向流动大容量储能系统典型架构 28pt 15www.nrec.com 储能系统的控制技术（并网）  一次调频调压模式运行 - PCS设备一次调频  各 PCS按照下垂曲线获得有功无功指令，按功率指令进行闭环控制  适用储能系统容量不大、 PCS数量不多的场合  PCS之间的行为差异，会导致总体调节效果受到影响 - 系统整体一次调频（配置协调控制器 PMS/系统控制器）  协调控制器按照下垂曲线获得有功无功指令，下发给多 PCS，各 PCS按 PQ模式运行  适用于系统容量大， PCS数量多的场合  协调控制器与 PCS之间配置快速通信通道，实现命令的快速下达 - 按模拟同步发电机（ VSG）模式运行，设置下垂外特性 f P S f 1 f 2 P 1 P 2 曲线 1 28pt 16www.nrec.com 储能系统的控制技术（并网）  二次调频调压 - 一次调频调压设备接受外部二次调频调压命令，执行二次调节  PQ模式 /调峰模式运行 - 各 PCS按照给定的有功 /无功指令进行闭环控制，输出稳定的功率 - 功率指令来自外部上一级控制器、 AGC/AVC、或监控系统 - 储能不主动参与任何电网需求响应控制，只跟踪给定的功率目标运行 28pt 17www.nrec.com 储能系统的控制技术（并网）  电网紧急控制 - 稳定控制常规方案切机、切负荷，响应时间 100-200ms - 稳定控制的新方案快速控制储能系统，以调代切，响应时间小于 100ms，尽可能减小切机切负荷量  协调控制器接受稳控制子站控制命令，分解控制目标，快速下发给各 PCS  PCS快速接受指令、快速执行指令、快速控制到达目标值 28pt 18www.nrec.com 储能系统的控制技术（并网）  并网储能系统的控制技术 - 并网控制案例印度国家电网储能研究示范项目调频调峰 28pt 19www.nrec.com 储能系统的控制技术（离网）  离网储能系统变流器的运行模式 - VSG模式模拟同步发电机外特性运行 - V/F模式按给定的电压 /频率指令运行，维持系统电压 /频率稳定 - 调频调压模式按频率 /电压指令调节有功、无功（非重要模式） - PQ模式按给定的有功 /无功指令，输出稳定的功率（非重要模式） 28pt 20www.nrec.com 储能系统的控制技术（离网）  离网储能系统的控制技术 - 实现离网系统多 VSG并联稳定运行的技术  锁相环自校正的转子运动方程优化控制  电压分量反馈的电流环稳定性提升策略  正负序独立控制的电压环电流环参数设计方法 pD0 o Pg * duqDoQguP 频率 - 有功下垂控制电压 - 无功下垂控制 setPsetQ set P mPg setP mPP C S 1P C S 2pD0 oPg *duqD oQguP 频率 - 有功下垂控制电压 - 无功下垂控制 setsetQ 28pt 21www.nrec.com 储能系统的控制技术（离网）  离网储能系统的控制技术 - 离网控制的案例新疆微电网实现 32台 PCS虚拟同步机模式并联，作为主电源支撑整个微网的电压、频率稳定。 28pt 22www.nrec.com 储能系统的控制技术（离网）  离网储能系统的控制技术 - 离网控制的案例新疆微电网储能变流器承受变压器直接冲击，系统电压、频率平稳过渡电压励磁涌流 28pt 23www.nrec.com 储能系统的控制技术（离网）  离网储能系统的控制技术 - 离网控制的案例新疆微电网 PCS黑启动（零起升压软启动，全站程控黑启动）电压电流 28pt 24www.nrec.com 内容 1 储能系统概述 2 储能系统控制技术 3 总结 28pt 25www.nrec.com  储能的价值 --并网系统中 - 第一作为可快速调节的电源，是电网暂态时的快速调节和稳定控制的优秀工具 - 第二主动参与电网的频率和电压调节，提高电网电能质量 - 第三作为 PQ源，参与电网的调度调节，进行削峰填谷  储能的价值 --离网系统中 - 第一作为频率和电压稳定电源，自动进行电网的功率平衡和稳定控制 - 第二作为黑启动主电源，提升黑启动的速度和成功率 - 第三作为 PQ源，参与电网功率平衡调节总结 28pt 26www.nrec.com 总结  储能发展的技术关键 - 控制策略先进、控制性能优、控制器可靠性高 - 电池效率高、寿命长、可靠性高 28pt 感谢关注欢迎垂询刘为群 13951611544 版本 2017 Copyright 2017 南京南瑞继保电气有限公司版权所有 www.nrec.com