Electromagnetic Transient Modeling Method of Lithium-ion Battery Energy Storage System for Fault Characteristic Analysis

ZHANG Jiaqi; LIU Pengyin; XIE Xiaorong; YANG Guosheng

doi:10.7500/AEPS20220315009

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Electromagnetic Transient Modeling Method of Lithium-ion Battery Energy Storage System for Fault Characteristic Analysis

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Electromagnetic Transient Modeling Method of Lithium-ion Battery Energy Storage System for Fault Characteristic Analysis
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 7, Pages: 166-173(2023)
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市 100084
  2.国家电网有限公司,北京市 100031
  3.中国电力科学研究院有限公司,北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202155028A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20220315009
  CLC：
- Received：15 March 2022，
  
  Revised：2022-11-18，
  
  Published Online：13 February 2023，
  
  Published：10 April 2023
- 稿件说明：
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张家琪,刘朋印,谢小荣等.适用于故障特性分析的锂离子电池储能电磁暂态建模方法[J].电力系统自动化,2023,47(7):166-173.

ZHANG Jiaqi,LIU Pengyin,XIE Xiaorong,et al.Electromagnetic Transient Modeling Method of Lithium-ion Battery Energy Storage System for Fault Characteristic Analysis[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(7):166-173.
张家琪,刘朋印,谢小荣等.适用于故障特性分析的锂离子电池储能电磁暂态建模方法[J].电力系统自动化,2023,47(7):166-173. DOI： 10.7500/AEPS20220315009.

ZHANG Jiaqi,LIU Pengyin,XIE Xiaorong,et al.Electromagnetic Transient Modeling Method of Lithium-ion Battery Energy Storage System for Fault Characteristic Analysis[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(7):166-173. DOI： 10.7500/AEPS20220315009.

摘要

为促进新能源的消纳利用，锂离子电池储能系统（LiBESS）在电网中得到了广泛应用，进一步导致电网故障特征更加复杂。为此，提出一种LiBESS电磁暂态建模方法。在分析故障特征的基础上，建立了功率变流器系统（PCS）模型和兼顾电池外特性、荷电状态的锂离子电池模型。PCS控制策略引入了故障穿越控制环和负序控制环，实现了故障穿越并消除了直流母线电压波动。此外，通过机理分析和仿真验证明确了LiBESS在不同充放电模式下的故障特性差异。最后，基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真和基于实时数字仿真器的硬件在环测试验证了所提建模方法的有效性。

Abstract

To promote the accommodation and utilization of the renewable energy

the lithium-ion battery energy storage system (LiBESS) has been widely used in power systems

resulting in more complicated fault characteristics. An electromagnetic transient modeling method for LiBESS is proposed. Based on the analysis of the fault characteristics

the power converter system (PCS) and the lithium-ion battery taking the external characteristics and the state of charge (SOC) into account are established. The fault ride-through control loop and negative-sequence control loop are introduced into the control strategy of PCS to realize the fault ride-through and eliminate the fluctuation of DC bus voltage. In addition

the difference in fault characteristics of LiBESS under different charging and discharging modes are analyzed through mechanism analysis and simulation verification. Finally

accuracy of the proposed modeling method is verified based on the electromagnetic transient simulation in PSCAD/EMTDC and hardware-in-loop test in RTDS.

关键词

Keywords

references

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