考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略

严干贵; 蔡长兴; 段双明; 李洪波; 刘莹; 李军徽

doi:10.7500/AEPS20200416003

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考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略
- Operation Control Strategy of Microgrid Considering Grouping Optimization of Battery Energy Storage Units
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第23期页码：38-46
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
  
  严干贵(1971—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：新能源发电运行控制、大规模储能技术应用和电力系统稳定与控制等。E-mail：yangg@neepu.edu.cn
  蔡长兴(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电池储能技术在电力系统中的应用。E-mail：caichangxing85@163.com
  段双明(1984—)，男，通信作者，博士，实验师，主要研究方向：新能源发电运行控制。E-mail：duansm@neepu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金委员会-国家电网公司智能电网联合基金项目(U1766204)
- DOI：10.7500/AEPS20200416003
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-04-16，
  
  修回日期：2020-07-14，
  
  网络出版日期：2020-10-14，
  
  纸质出版日期：2020-12-10
- 稿件说明：
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严干贵,蔡长兴,段双明等.考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略[J].电力系统自动化,2020,44(23):38-46.

YAN Gangui,CAI Changxing,DUAN Shuangming,et al.Operation Control Strategy of Microgrid Considering Grouping Optimization of Battery Energy Storage Units[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):38-46.
严干贵,蔡长兴,段双明等.考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略[J].电力系统自动化,2020,44(23):38-46. DOI： 10.7500/AEPS20200416003.

YAN Gangui,CAI Changxing,DUAN Shuangming,et al.Operation Control Strategy of Microgrid Considering Grouping Optimization of Battery Energy Storage Units[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):38-46. DOI： 10.7500/AEPS20200416003.

摘要

针对大规模电池储能系统参与微电网调节面临储能单元充放电路径优化选择问题，基于对储能单元能量转换效率与运行功率关系的研究，提出了以双电池储能系统（DBESS）控制策略为基础，充、放电单元组可临时转换的控制方式

以克服DBESS结构功率调节能力不足的问题。制定了储能单元间功率分配机制以降低储能单元启用数量，减少了储能单元因功率分配不当而造成不必要的寿命衰减和能量损耗。基于含8个储能单元的风光储共交流母线型微电网系统，结合给定功率波动平抑需求，对所提控制策略、DBESS控制策略和传统控制策略进行仿真分析，从储能系统控制效果、循环寿命和能量转换效率的角度验证了所提策略的合理性和有效性。

Abstract

Aiming at the issue of optimal selection of charging and discharging paths of energy storage units when large-scale battery energy storage systems participate in microgrid regulation

this paper studies the relationship between energy conversion efficiency and operation power of energy storage units. Based on the control strategy of the double battery energy storage system(DBESS)

this paper proposes a control method in which charging and discharging unit groups can be temporarily converted

to solve the problem of insufficient power regulation capability of the DBESS. A power distribution mechanism among energy storage units is formulated to reduce the number of energy storage units in operation and reduce the unnecessary life attenuation and energy loss of the energy storage unit due to improper power distribution. Based on the wind-solar-storage common AC bus microgrid system with eight energy storage units

and combined with the given power fluctuation suppression demand

the proposed control strategy

DBESS control strategy and conventional control strategy are simulated and analyzed. The rationality and effectiveness of the proposed strategy are verified from the control effect

cycle life and energy conversion efficiency of the energy storage system.

关键词

Keywords

references

周孝信，陈树勇，鲁宗相，等 . 能源转型中我国新一代电力系统的技术特征［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 7 ）： 1893 - 1904 .

ZHOU Xiaoxin ， CHEN Shuyong ， LU Zongxiang ， et al . Technology features of the new generation power system in China ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 7 ）： 1893 - 1904 .

谢桦，滕晓斐，张艳杰，等 . 风/光/储微网规划经济性影响因素分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 6 ）： 70 - 76 .

XIE Hua ， TENG Xiaofei ， ZHANG Yanjie ， et al . Analysis of economic influence factors in wind-photovoltaic-storage microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 6 ）： 70 - 76 .

米阳，纪宏澎，何星瑭，等 . 多储能独立直流微电网自适应分级协调控制［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 7 ）： 1980 - 1989 .

MI Yang ， JI Hongpeng ， HE Xingtang ， et al . Adaptive hierarchical coordinated control of multi-energy storage in isolated DC microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 7 ）： 1980 - 1989 .

郭伟，赵洪山 . 基于改进分布式一致性算法的电池储能阵列分组控制策略［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 23 ）： 4991 - 5000 .

GUO Wei ， ZHAO Hongshan . Grouping control strategy of battery energy storage array system based on an improved distributed consensus algorithm ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 23 ）： 4991 - 5000 .

严干贵，朱微，段双明，等 . 考虑铅炭电池组一致性的储能系统功率控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 11 ）： 61 - 67 .

YAN Gangui ， ZHU Wei ， DUAN Shuangming ， et al . Power control strategy of energy storage system considering consistency of lead carbon battery pack ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 61 - 67 .

娄素华，吴耀武，崔艳昭，等 . 电池储能平抑短期风电功率波动运行策略［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 2 ）： 17 - 22 .

LOU Suhua ， WU Yaowu ， CUI Yanzhao ， et al . Operation strategy of battery energy storage system for smoothing short-term wind power fluctuation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 2 ）： 17 - 22 .

吕超贤，李欣然，户龙辉，等 . 基于小波分频与双层模糊控制的多类型储能系统平滑策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 2 ）： 21 - 29 .

LYU Chaoxian ， LI Xinran ， HU Longhui ， et al . A smoothing strategy for hybrid energy storage system based on wavelet frequency allocation and two-level fuzzy control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 2 ）： 21 - 29 .

林莉，金鑫，朱丽云，等 . 考虑充放电能量不均衡的双电池系统状态评估与控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 128 - 134 .

LIN Li ， JIN Xin ， ZHU Liyun ， et al . State evaluation and control strategy of dual-battery system considering unbalance of charging and discharging energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 128 - 134 .

严干贵，李洪波，段双明，等 . 基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 13 ）： 46 - 53 .

YAN Gangui ， LI Hongbo ， DUAN Shuangming ， et al . Optimal operation control strategy of microgrid based on double-lead carbon battery energy storage system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 13 ）： 46 - 53 .

CHOI J ， CHOI I ， AHN G ， et al . Advanced power sharing method to improve the energy efficiency of multiple battery energy storages system ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 2 ）： 1292 - 1300 .

高明杰，惠东，高宗和，等 . 国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 1 ）： 59 - 64 .

GAO Mingjie ， HUI Dong ， GAO Zonghe ， et al . Presentation of national wind/photovoltaic/energy storage and transmission demonstration project and analysis of typical operation modes ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 1 ）： 59 - 64 .

张新松，顾菊平，袁越，等 . 基于电池储能系统的风功率波动平抑策略［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 28 ）： 4752 - 4760 .

ZHANG Xinsong ， GU Juping ， YUAN Yue ， et al . Strategy of smoothing wind power fluctuation based on battery energy storage system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 28 ）： 4752 - 4760 .

刘春阳，王秀丽，吴雄 . 考虑蓄电池分组优化的风储系统多层次调度策略［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 10 ）： 3029 - 3037 .

LIU Chunyang ， WANG Xiuli ， WU Xiong . A multi-layer dispatch strategy of combined wind-storage systems considering optimization of battery units ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 10 ）： 3029 - 3037 .

HINTZ A ， RAJASHEKARA K ， PRASANNA R . Controller for combined peak-load shaving and capacity firming utilizing multiple energy storage units in a microgrid ［C］// IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE）， September 18-22 ， 2016 ， Milwaukee ， USA： 7p .

苏浩，张建成，王宁，等 . 基于分层优化的大容量混合储能系统能量管理策略［J］. 高电压技术， 2018 ， 44 （ 4 ）： 1177 - 1186 .

SU Hao ， ZHANG Jiancheng ， WANG Ning ， et al . Energy management strategy of large-scale hybrid energy storage system based on layered optimization ［J］. High Voltage Engineering ， 2018 ， 44 （ 4 ）： 1177 - 1186 .

马伟，王玮，吴学智，等 . 光储协调互补平抑功率波动策略及经济性分析［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 3 ）： 730 - 737 .

MA Wei ， WANG Wei ， WU Xuezhi ， et al . Coordinated control strategy of photovoltaics and energy storage for smoothing power fluctuations of photovoltaics and economic analysis ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 3 ）： 730 - 737 .

刘子文，苗世洪，范志华，等 . 孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器功率控制与电压波动抑制策略［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 21 ）： 6225 - 6237 .

LIU Ziwen ， MIAO Shihong ， FAN Zhihua ， et al . Power control and voltage fluctuation suppression strategy of the bidirectional AC/DC converter in the islanding hybrid microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 21 ）： 6225 - 6237 .

SCHIMPE M ， PIESCH C ， HESSE H ， et al . Power flow distribution strategy for improved power electronics energy efficiency in battery storage systems： development and implementation in a utility-scale system ［J］. Energies ， 2018 ， 11 （ 3 ）： 533 .

李滨，粟祎敏，莫新梅，等 . 跟踪风电计划偏差的风储系统联合控制策略［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 6 ）： 2102 - 2108 .

LI Bin ， SU Yimin ， MO Xinmei ， et al . Control strategy of hybrid wind-ES power system for tracking wind power planning deviation ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 6 ）： 2102 - 2108 .

高飞，杨凯，惠东，等 . 储能用磷酸铁锂电池循环寿命的能量分析［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 5 ）： 41 - 45 .

GAO Fei ， YANG Kai ， HUI Dong ， et al . Cycle-life energy analysis of LiFePO 4 batteries for energy storage ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 5 ）： 41 - 45 .

BETZIN C ， WOLFSCHMIDT H ， LUTHER M . Electrical operation behavior and energy efficiency of battery systems in a virtual storage power plant for primary control reserve ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2018 ， 97 ： 138 - 145 .

SCHIMPE M ， NAUMANN M ， TRUONG N ， et al . Energy efficiency evaluation of a stationary lithium-ion battery container storage system via electro-thermal modeling and detailed component analysis ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 210 ： 211 - 229 .

NOYANBAYEV N K ， FORSYTH A J ， FEEHALLY T . Efficiency analysis for a grid-connected battery energy storage system ［J］. Materialstoday： Proceedings ， 2018 ， 5 （ 11 ）： 22811 - 22818 .

GONZALEZ-CASTELLANOS A ， POZO D ， BISCHI A . Detailed Li-ion battery characterization model for economic operation ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 116 ： 105561 .

孙玉树，李星，唐西胜，等 . 应用于微网的多类型储能多级控制策略［J］. 高电压技术， 2017 ， 43 （ 1 ）： 181 - 188 .

SUN Yushu ， LI Xing ， TANG Xisheng ， et al . Multi-level control strategy of multi-type energy storages for microgrid ［J］. High Voltage Engineering ， 2017 ， 43 （ 1 ）： 181 - 188 .

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