Page 87 - 电力与能源2021年第五期

杨 雯, 等: 基于分布式光伏能源微储能的一体化应用研究 5 9
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差调频, 所以储能的调频控制策略应为有差调频, 光伏微网系统在孤网模式运行时, 若发生光
并且在频率恢复后储能因调频投入的有功部分应 伏发电系统输出波动或负载波动, 光伏微网系统
退出, 并将其释放给发电机组, 以保证储能稳态控 内部功率发生变化, 频率会呈出不同的比例变化。
制策略的需求。 其变化量由系统内部功率变化量及储能系统下垂
因子所决定。采用这种控制策略保证系统在孤网
6 光储一体化系统和电化学储能系统的
模式下为负载提供稳定电能。
协调控制
7 光储一体化的应用研究
光伏发电系统在孤网模式下很难保证系统频
率和电压稳定, 导致负载功率和电压波动, 通过电 7.1 结合光储一体化的智能微电网
化学储能调节系统的频率和电压, 有可能与光伏 结合光储一体化技术, 可以建立智能能源微
发电系统之间出现频率跟踪及电压波动的情况。 网, 让光伏能源和微电网系统直接利用太阳能, 减
为防止这种情况发生, 采用下垂控制对光伏 少大电网用电量以及用电地区对电网的依赖, 当
发电系统与电化学储能系统进行协调控制, 下垂 电力供应不足或出现故障时可确保地区微网自成
控制通过模拟传统电力系统中同步发电机输出功 一体、 独立运行, 提高了各地区供电的可靠性, 实
率特性, 有功和无功功率: 现新能源和大电网的无障碍协调运行, 提高了供

1 é ZE 2 ù 电系统的智能化水平, 增强了抗灾害能力, 为提高
P = 2 ê ê ú ( 1 )
ú
2
Z +X ë -ZEVcosδ+XEVsinδû 用电地区的服务质量提供了技术保障。通过微电
1 é XE 2 ù 网和分布式光伏发电在用电地区的建设, 可以节
Q = 2 ê ê ú ( 2 )
ú
2
Z +X ë -XEVcosδ-ZEVsinδû 省地区供电所使用的资源, 并减少有害气体的排
式中 Z ———线路阻抗, 一般情况下 Z 可忽略不 放, 从而达到节能的效果。一旦将用电地区的供
计; X ———线 路 电 抗; E ———光 伏 输 出 电 压 幅 值; 电及用电系统智能化, 并且光伏发电设备的使用
V ———储能系统输出电 压幅值; δ ———电压相 角, 寿命在 25 年以上, 为免维护结构, 无需专职人员
进一步假设δ 极小, 可得sin δ=δ , cos δ=1 。 管理, 从而不会增加人力成本。
式( 1 ) 和式( 2 ) 可简化: 为此目标设计一个光伏能源微网系统, 包括:

1 EVδ PX 负荷; 分布式电源, 有多种光伏发电组件, 其中, 光
P ≈ ( XEVδ ) ≈ δ ≈ ( 3 )
X 2 X EV 伏发电组件按照预设的间距排列; 能源微网, 分别
1 E ( E-V ) 与电网和分布式能源相连, 用于控制光伏组件按
2
Q ≈ ( XE -XEV ) ≈ ( 4 )
X 2 X 照预设的间距排列; 能源微网, 分别与电网和分布
QX 式能源相连, 用于控制光伏能源微网系统运行于
E-V = ( 5 )
E
并网状态或离网状态, 其中, 光伏微网系统在并网
由此可得, 有功功率和相位差相关, 无功功率
状态下通过电网的电能和分布式电源的电能为负
和电压幅值相关, 控制频率可理解为动态地控制 荷供电, 在离网状态下通过分布式电源的电能为
相位角, 可以通过分别调节光伏发电系统和储能 负荷供电。
系统输出频率和电压, 分别对有功和无功功率进 光伏能源微网系统简图如图 4 所示。
行控制。下垂特性如:
(
ω min -ω =-K p P max -P ) ( 6 )
*
*
E min -E =-K p Q max -Q ) ( 7 )
(
*
*
, ———光伏发电系统或 BESS 系统
式中 P max Q max
, ———光伏
可输出最大有功和无功功率; ω min E min
微网允许的最低频率和电压的大小; P , Q ———
*
*
储能 系 统 稳 态 下 输 出 有 功 和 无 功 功 率; ω ,
*
图 4 光伏能源微网系统简图
* , ——— P-ω 和Q-E
E ———实测频率和电压; K P KQ ( 1 ) 光伏能源微网中加入检测装置和通信装
下垂因子。 置, 监测微网系统中各项数据, 如能耗、 温度、 线路