光/储混合系统中的储能控制技术研究

“2016第三届轨道交通供电系统技术大会”演讲报告图文版已在“电气技术”微信（微信号：dianqijishu）上陆续发布，请感兴趣的读者扫描下方二维码，进行关注阅读。

中国科学院电工研究所、中国科学院大学的研究人员雷鸣宇、杨子龙、王一波、许洪华，在2016年第23期《电工技术学报》上撰文指出，在含有高渗透率光伏发电的配电网中，安装储能系统可以减小光伏功率波动对电网的冲击。

为了实现储能对光伏发电功率的平滑作用，提出一种基于低通滤波与短时功率预测技术的储能控制方法，大幅度消除了传统低通滤波方法造成的延时，同时可降低光伏功率预测误差对控制效果的影响，提高了平滑效果，节省了储能安装容量。仿真结果显示该策略能有效降低光伏发电功率的波动性，降低电池过充或过放现象的发生概率。

近年来，分布式光伏发电系统在工业园区、商业建筑和农业大棚等场所的安装规模不断扩大，使其在配电网中的渗透率不断提高，对配电网的影响也受到越来越多的关注。

光伏发电系统输出功率受气象变化影响，具有较强的波动性，对电网的安全稳定及电能质量造成了严重影响，主要表现在电压升高、谐波增大和功率冲击等方面。为了降低光伏发电并网对电网的影响，可以采用储能装置与分布式电源相配合的方式，平滑输出功率，提高系统电能质量，保证光伏发电顺利并网。

铅酸蓄电池储能具有安装位置灵活、经济性好及技术成熟等优点，在分布式光伏发电领域得到广泛应用，在光伏/储能混合发电系统中，受到天气的随机变化、负荷的快速启停和储能电池的使用寿命等因素的制约，需要合理地开发设计储能电站控制策略，满足多个目标的需求，储能电站的控制技术已成为智能电网领域的热点研究课题。

光伏/储能系统中，对储能电站的一个重要控制目标是通过快速的充放电控制实现平抑光伏发电功率的波动，减小对电网的冲击。目前常见的储能控制方法有基于低通滤波原理的储能控制方法、基于短时功率预测技术的控制方法、小波包分解方法等，这些方法各具有不同的优缺点: 低通滤波方法原理简单、技术成熟、易实现，但缺点是会导致较为严重的延时问题，浪费大量的电能，也不利于电网调度; 基于短时功率预测的方法具有预判能力，控制更为及时，但控制效果直接受功率预测准确度的影响较大。

本文采用基于低通滤波与短时功率预测技术相结合的储能控制方法，既可以减小甚至消除低通滤波造成的延时，又降低功率预测准确度对最终控制效果的影响。同时使用了两级低通滤波分组控制策略以及荷电状态( SOC) 反馈修正，既提高了控制效果，又有利于延长储能系统的使用寿命。

图1 包含电池储能系统的光伏并网发电系统结构

结论

本文鉴于光伏发电系统功率易受环境影响，具有较强的頸随机性和波动性，提出一种蓄电池储能系统平抑光伏功率波动的控制策略，具体控制方法如下:

1) 对储能电池进行分组控制，采用两级低通滤波原理平滑光伏发电功率，可避免所有电池频繁充放电，有利于提高电池使用寿命。

2) 具备蓄电池荷电状态反馈调节功能，可对低通滤波时间常数及充放电功率衰减系数分别进行实时修正，在电池SOC 值过大时及时放电，过小时及时充电，避免电池出现过充或过放现象。

3) 引入短时光伏发电功率预测技术，消除了低通滤波造成的延时问题，同时可以证明，光伏功率预测的准确度对最终的控制效果影响很小。

该控制策略可对光伏发电系统中的储能电池充放电控制进行理论指导，具有实际工程意义。