2023電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)削峰填谷控制策略

電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)削峰填谷控制策略21[1]。此外，由于化石燃料可

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成一定影響。為提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，保持電力系統(tǒng)內(nèi)供用電功率平衡，在電網(wǎng)運行時有必要采取相應(yīng)的調(diào)峰措施[2]。傳統(tǒng)的調(diào)峰方法包括火力發(fā)電調(diào)峰[3]、燃氣輪機調(diào)峰[4][5]蹤電網(wǎng)負(fù)荷波動來調(diào)整網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機組的輸出功率，從而完成調(diào)峰過程，因此要求發(fā)電機組具備較高的調(diào)峰容量。此外，調(diào)峰時發(fā)電機組的頻繁啟停也造成了燃料資源的浪費[6]。目前，常采用電池儲能技術(shù)從負(fù)荷側(cè)對電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差進行調(diào)節(jié)[7]。大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)勢在削峰填谷方面發(fā)揮了巨大作用，合理利用儲能系統(tǒng)可有效解決峰谷差日益增大的問題，實現(xiàn)削峰填谷并有效降低負(fù)荷曲線的大幅波動，還可提高設(shè)備利用率[8-10]。近年來，眾多學(xué)者對電池儲能系統(tǒng)（batteryenergystorage過實用簡化算法求解適合電網(wǎng)削峰填谷的優(yōu)化模型，從而改善了恒功率控制策略治理精度低的問[12-13][14-15]

池儲能參與電網(wǎng)削峰填谷的恒功率充放電控制策2BESS電氣模型利用儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)進行削峰填谷，即在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時儲能系統(tǒng)放電，低谷時儲能系統(tǒng)充電，以保證負(fù)荷運行平穩(wěn)，減少發(fā)電機組的啟停次數(shù)，同時降低系統(tǒng)裝機容量的投資建設(shè)成本，以改善電網(wǎng)內(nèi)變壓器和輸電線路的功率損耗，達到節(jié)能降耗的目的。2 2 1 擬退火等智能算法求解含儲能裝置的電力系統(tǒng)削

1np

np 峰填谷最優(yōu)策略問題。但是，上述智能算法均未考慮儲能裝置荷電狀

minf(b)n

D(i)pi1

1(j)pj1

(1)（SOC）前一階段的儲能能力制定下一階段的削峰填谷策跟蹤。但文章未考慮到不同應(yīng)用場景對儲能的功

式中，D1(i)i個=12,,npnp個負(fù)荷值約束為率、容量和充放電次數(shù)要求有所不同，從而影響削峰填谷的效果。文獻[17]在考慮儲能系統(tǒng)實時功率

nn(i)(i)[(sign(i(j))1)j1

P(j)]2

(2)

i,j1,2,,np式中：D0(i)iP(j)考慮多種約束條件下實現(xiàn)利用電池儲能對電網(wǎng)的

1≤Tstart(1)((j),j1,2,n

(3)(4)等常用的控制策略在不同負(fù)荷場景下的應(yīng)用缺乏

(i1),i1,2,n1Tstop(n)≤np

(5)(6)

功率約束為首先在考慮電網(wǎng)負(fù)荷、電池功率、電池容量等約束

ix,ni2,i,,,n

(7)式中：P1為電池儲能系統(tǒng)放電功率下限值；P2為電池儲能系統(tǒng)充電功率上限值；Pmax、Pmin為負(fù)荷峰、谷值。容量約束為：k 24l[p(i)rt(i)P(i)i1k1,2,,n1

)]＜E,npn

(8)nnstop (i)T (i)P(i)24)]nnstop i1 p

(9)

1基于恒功率充放電控制策略進行削峰填谷示意Fig.1SchematicdiagramofpeakcuttingandvalleyfillingbasedonconstantpowercontrolstrategyEinitialEfinal容量約束為非線性，且式(2)中包含的符號函數(shù)sign(x)不連續(xù)。因此，本文采用恒功率法和功率差法對模型進行求解。BESS恒功率充放電控制策略指無論外部電網(wǎng)負(fù)荷荷曲線制定充放電規(guī)則，以恒定功率進行能量充1EP。T=EP (10)24h內(nèi)負(fù)荷低谷值處出發(fā)，設(shè)定很小的步長ΔMLTΔMT。

恒功率充放電控制策略流程如圖2所示。圖2恒功率充放電控制策略流程Fig.2Flowchartoftheconstantpowercontrolstrategy該方法易于計算，貼近實際工程應(yīng)用，目前已應(yīng)用于深圳寶清電池儲能站。但是，該方法的缺陷也十分明顯，即誤差較大，尤其在實時控制階段進行削峰填谷時。若實際負(fù)荷曲線與策略中所用的預(yù)測負(fù)荷曲線出入較大，則采用基于恒功率充放電控制策略制定的儲能系統(tǒng)充放電規(guī)則無法及時做出調(diào)整，會減弱儲能參與電網(wǎng)削峰填谷的效果，甚至使儲能系統(tǒng)在負(fù)荷高峰時充電，加劇電網(wǎng)峰谷差。BESS條件，而恒功率充放電控制策略并未考慮這些條24h充放電次數(shù)工作。h、式(12)

3P1P1P2P24tk tj(d1)＜(2c)E

(11)ttk1

ttj1d[1,ax],c[n,2]1TTv t,2v≤Tt1

(12)PcPmin功率差控制策略的具體步驟如下。Pav。PavΔPtj(2c)t＜Ettj1ktk(dc)t＜ttk1

(13)(14)EcEd

(15)式中：Ec、Ed分別為儲能電池總的充、放電能量；0ΔP2）3圖3功率差控制策略示意Fig.3Schematicdiagramofthepowerdifferencecontrolstrategy

圖4功率差控制策略流程Fig.4Flowchartofthepowerdifferencecontrolstrategy與恒功率充放電控制策略相比，功率差控制策略的優(yōu)勢在于能夠在考慮儲能容量、荷電狀態(tài)等約束條件下實現(xiàn)實時控制。特別是當(dāng)實際負(fù)荷曲線與預(yù)測負(fù)荷曲線有較大偏差時，可根據(jù)實際負(fù)荷在線靈活調(diào)整儲能電池出力大小，避免出現(xiàn)控制失策的局面，提高儲能電池參與電網(wǎng)削峰填谷的效果。仿真實例3.5~5.2V4200mA·h，0.2.4C5所5δSOC80%3.75~4.75V 圖5儲能系統(tǒng)電池充放電曲線Fig.5ThecharginganddischargingcurvesofthebatteryδOC＞88（12%＜δOC＜88（δOC＜12池。δSOC12%＜。表1某地實例仿真數(shù)據(jù)Tab.1Thesimulationdataofanactualproject參數(shù)數(shù)值備注電池容量S/(MW·h)20Slow=0,Shigh=S最大充放電功率Pmax/MW5調(diào)整步長ΔP/MW0.01針對2組不同的預(yù)測負(fù)荷曲線，采用1天充電126削峰填谷仿真結(jié)果如圖7所示。圖6儲能系統(tǒng)恒功率充放電過程電池出力曲線Fig.6Thepoweroutputcurveoftheenergystoragesystemduringcharginganddischargingusingconstantpower

圖7恒功率充放電控制策略仿真結(jié)果Fig.7Thesimulationresultsoftheconstantpowercontrolstrategy由圖7a)可以看出：儲能電池參與電網(wǎng)削峰填充放電控制策略的儲能系統(tǒng)能夠完成電網(wǎng)的削峰2極端情況，導(dǎo)致儲能系統(tǒng)參與削峰填谷失敗的案7b)因此，恒功率充放電控制策略并不完全契合電網(wǎng)削峰填谷的實際情況，只能應(yīng)用于一些控制方式簡單、精度要求相對較低的場合。采用考慮實際約束條件的功率差控制策略進810圖8儲能系統(tǒng)充放電過程電池出力曲線IFig.8Thepoweroutputcurveoftheenergystoragesystemduringchargeanddischargeprocess(I)圖9功率差控制策略仿真結(jié)果IFig.9Thesimulationresultsofthepowerdifferencecontrolstrategy(I)圖10儲能系統(tǒng)充放電過程電池出力曲線IIFig.10Thepoweroutputcurveoftheenergystoragesystemduringchargeanddischargeprocess(II)圖11功率差控制策略仿真結(jié)果IIFig.11Thesimulationresultsofthepowerdifferencecontrolstrategy(II)10

21此外，功率差控制策略根據(jù)功率上、下限值確定儲能電池的充放電區(qū)域，當(dāng)實