2024年分布式储能中多变流器系统构网控制与振荡分析报告.docx

电力电子与新能源技术研究中心

PowerElectronicsandRenewableEnergyCenter

分布式储能中多变流器系统构网控制与振荡分析

刘增

西安交通大学

第二十一届中国电气自动化与电控系统学术年会储能与综合能源专题

2024.5.25·天津

2

内容提要

·研究背景

·系统架构

·构网控制技术

■系统振荡分析·结论

3

研究背景

·电力储能发展现状

熔融盐储热

熔融盐储热

1.0%

规离子电池94.0%

液流电池

1.2%

_超级电容

0.1%

1.5%飞轮储能

0.1%

新型储能

21.9%

抽水蓄能

77.1%

铅蓄电池

_3.1%

L其它0.1%

压缩空气

2022年我国电力储能累计装机规模

装机规模(Mw

装机规模(Mw)

14000

12000

10000

8000

6000-

4000-

2000-

0L

20112012201320142015

13076.8

5729.7

2016201720182019202020212022年份

近10年我国新型储能累计装机规模

-新型储能获得高速发展，其累计装机占比已突破20%

研究背景

新型储能应用场景

电源侧储能

电源侧储能

·新能源高效消纳

·调峰与调频

·可再生能源外送

储能系统

储能系统

电池组

电池管理系统

(BMS)

调度中心

远程终端控制单元(RTU)

-

信息流功率流

交流母线

储能变流器(PCS)

能量管理系统

(EMS)

发电机组

电网

电网侧储能

·安全稳定运行

·增强供电保障能力

·提升应急保障能力

储能系统

储能系统

电池组

电池管理系统

(BMS)

?

信息流功率流

交流母线

储能变流器(PCS)

能量管理系统

(EMS)

电网

用户侧储能

用户侧储能

·分布式供能

·定制化用能

·峰谷电价盈利

储能/光储系统

储能/光储系统

光伏发电阵列

电池组

电池管理系统

(BMS)

电网

--

信息流功率流

交流母线

储能/光储变流器(PCS)

能量管理系统

(EMS)

电表

负载

研究背景

·典型储能系统架构

集中式储能系统

高压直挂式储能系统

分布式储能系统

系统

架构

言电池系统

言

电池系统

升压变电网PCS

#1

#N

电池模块电池模块

PCS

模块

PCS模块

宰

PCS

模块

PCS

模块

言

PCS

模块

PCS

模块

言

电池系统电池系统

PCS

#1升压变电网

#

PCS#N

电池

·并联数量多，并联环流高

·并联数量少，并联环流低

·并联数量少，并联环流低

BMS

·电池均流、环流问题突出，·成本相对较高

·电池均流、环流问题不突出

·成本相对较低

·电池均流、环流问题不突出

·成本相对较低

PCS

·效率低，总体容量有限

·结构简单

·效率高，容量大

·结构复杂，共模电流大

·效率高，扩容便捷

·协调控制难度大

-分布式储能系统易扩容、初期投资小，具有很好的市场前景

-储能变流器离网并联运行面临诸多挑战

研究背景

·分布式储能中多变流器系统运行面临的挑战

DG#1

本

DG#2

DG#3

DG#4

DG#5

Z

本

可靠性高安装成本低运维便捷

Zis免通讯

控制架构

功率分配控制 电压质量控制心交互振荡抑制

6

7

内容提要研究背景

·系统架构

构网控制技术系统振荡分析结论

8

系统架构

储能变流器离网并联基本架构

交流母线

向系统注向系统注入功率入功率控制系统

向系统注

向系统注入功率

入功率

①

从DG

从DG?

主从架构

(跟网控制)

变流器之间耦合弱

可靠性依赖于主电源主电源容量大

交流母线

②

②

②②

②

②

对等架构

(构网控制)

电源独立控制，可靠性高频率同步和有功功率均分变流器之间耦合强

-对等架构较主从架构更适合储能变流器离网并联运行

9

系统架构

·构网控制基本原理

PCC

PCC

Z

Oo

功率控制

V?

v*

线路阻抗影响无功谐波功率分配控制

相位频率同步制约母线电压质量提升

Lf

Lf

V山

V_

iLabx

abcaβiLaβ

电压电流内环

Vref

下垂控制VSG控制

↓Pokp

Tp

k

To

v?Q?

Wo@

D-

1.Jas

参考屯压生成模块

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