电池储能系统两模式协调控制策略_魏炜

电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 Proceedings of the CSU - EPSA 第 33 卷 第 2 期 2021 年 2 月 Vol. 33 No. 2 Feb. 2021 电池储能系统两模式协调控制策略 魏 炜 1 ， 陈 晗 1 ， 朱 洁 2 ， 徐 弢 1 ， 赵 贺 2 ， 李子衿 2 （ 1. 天津大学智能电网重点实验室 ， 天津 300072 ； 2. 国网北京市电力公司 ， 北京 100031 ） 摘 要 ： 针 对 混 合 储 能 存 在 运 行 模 式 较 为 固 定 、 利 用 水 平 有 待 提 高 的 问 题 ， 基 于 一 种 分 布 式 光 伏 - 电 池 储 能 联 合 系 统 典 型 结 构 ， 提 出 了 一 种 电 池 储 能 系 统 平 抑 波 动 - 峰 谷 套 利 两 模 式 协 调 控 制 策 略 。 利 用 电 池 储 能 系 统 可 运 行 于 不 同 模 式 的 特 点 ， 根 据 光 伏 发 电 功 率 中 频 分 量 的 波 动 特 性 ， 对 电 池 储 能 系 统 各 电 池 组 串 的 运 行 模 式 在 平 抑 波 动 和 峰 谷 套 利 之 间 进 行 动 态 分 配 和 灵 活 调 控 ， 满 足 系 统 运 行 需 求 的 同 时 ， 有 效 提 高 电 池 储 能 系 统 的 利 用 水 平 。 最 后， 通过典型算例对所提控制策略的有效性进行了验证 。 关键词： 电池储能系统 ； 两模式协调控制策略 ； 平抑波动 ； 峰谷套利 中图分类号： TM 615 文献标志码： A 文章编号 ： 1003- 8930 （ 2021 ） 02 - 0116- 06 DOI ： 10. 19635/j.cnki.csu - epsa. 000673 Two - mode Coordinated Control Strategy for Battery Energy - storage System WEI Wei 1 ， CHEN Han 1 ， ZHU Jie 2 ， XU Tao 1 ， ZHAO He 2 ， LI Zijin 2 （ 1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education ， Tianjin University ， Tianjin 300072 ， China ； 2. State Grid Beijing Electric Power Company ， Beijing 100031 ， China ） Abstract : Aimed at the problems in a hybrid energy - storage system （ HESS ） such as fixed operating mode and insuffi ⁃ cient utilization level ， a two - mode （ i.e. ， smoothing fluctuation and peak - valley arbitrage ） coordinated control strategy for battery energy - storage system （ BESS ） is proposed in this paper ， which is based on a typical structure of distributed photovoltaic （ PV ） - BESS joint system. Considering that the BESS can operate in different modes ， the operating mode of each battery series in the BESS is dynamically distributed and flexibly regulated between these two modes according to the fluctuation characteristics of the intermediate - frequency component of PV power. As a result ， the operating require ⁃ ments for the system are satisfied ， and the utilization level of BESS is improved effectively at the same time. Finally ， the validity of the proposed control strategy is verified by a typical numerical example. Keywords : battery energy - storage system （ BESS ） ； two - mode coordinated control strategy ； smoothing fluctuation ； peak - valley arbitrage 以 分 布 式 光 伏 为 代 表 的 可 再 生 能 源 发 电 技 术 具 有 可 靠 、 清 洁 环 保 等 优 势 ， 近 年 来 在 配 电 网 中 的 应 用 规 模 快 速 增 长 。 但 其 固 有 的 随 机 波 动 性 以 及 可 控 性 差 的 问 题 ， 大 量 接 入 将 对 配 网 安 全 运 行 带 来 巨 大 威 胁 [ 1 ] 。 在 配 网 中 通 过 配 置 储 能 系 统 减 少 可 再 生 能 源 高 比 例 接 入 带 来 的 不 利 影 响 ， 已 成 为 学 术 界 和 工 业 界 广 泛 认 可 的 技 术 手 段 。 电 池 储 能 系 统 具 有 可 快 速 双 向 调 节 功 率 、 充 放 电 模 式 切 换 灵 活 等 优 势 ， 在 促 进 可 再 生 能 源 消 纳 、 提 高 配 网 安 全 性 等 方 面 发 挥 积 极 作 用 [ 2 - 3 ] ， 但 目 前 电 池 储 能 系 统 的 造 价 成 本 依 旧 偏 高 ， 限 制 了 其 在 配 网 中 的 推 广 应 用 。 研 究 合 理 的 电 池 储 能 系 统 运 行 控 制 策 略 ， 在 实 现 对 可 再 生 能 源 功 率 波 动 有 效 平 抑 的 同 时 提 高 储 能 系 统 的 利用效率 ， 具有重要的现实意义 。 风 、 光 等 可 再 生 能 源 发 电 在 不 同 频 段 有 不 同 的 波 动 特 性 ， 对 电 力 系 统 的 影 响 也 有 所 不 同 。 现 有 研 究 主 要 是 通 过 配 置 混 合 储 能 系 统 对 不 同 频 段 的 波 动 分 量 予 以 平 抑 。 文 献 [ 4] 提 出 了 一 种 可 再 生 能 源 功 率 高 频 分 量 由 系 统 消 纳 、 蓄 电 池 和 超 级 电 容 分 别 补 偿 其 低 频 和 中 频 分 量 的 控 制 策 略 ； 文 献 [ 5 ] 提 出 了 一 种 混 合 储 能 容 量 配 置 方 法 ， 根 据 样 本 周 期 内 不 平 衡 功 率 低 频 和 高 频 分 量 的 最 大 幅 值 确 定 电 池 储 能 和 超 级 电 容 的 容 量 配 置 ， 但 此 方 法 存 在 储 能 系 统 配 置 冗 余 的 情 况 ； 为 应 对 可 再 生 能 源 接 入 给 系 统 安 全 性 带 来 的 影 响 ， 文 献 [ 6 - 7] 提 出 了 一 种 混 合 控 制 策 略 ， 其 中 电 池 储 能 和 超 级 电 容 分 别 平 抑 波 动 幅 度 超 收稿日期 ： 2020- 09- 20 ； 修回日期 ： 2020 - 11 - 05 网络出版时间 ： 2020 - 11- 10 17 ： 04： 58 基金项目 ： 国家重点研发计划资助项目 （ 2016YFB 0900500， 2016 YFB 0900503 ） 魏 炜等 ： 电池储能系统两模式协调控制策略魏 炜等： 电池储能系统两模式协调控制策略 · 117 · 第 33 卷 出 并 网 标 准 的 风 电 功 率 信 号 的 分 钟 级 波 动 分 量 和 秒 级 高 频 分 量 ； 文 献 [ 8] 提 出 了 一 种 最 大 功 率 跟 踪 和 混 合 储 能 协 调 平 抑 光 伏 功 率 波 动 策 略 ； 文 献 [ 9] 提 出 一 种 混 合 储 能 控 制 策 略 ， 混 合 储 能 可 根 据 光 伏 发 电 波 动 情 况 运 行 于 不 同 模 式 并 协 调 切 换 。 除 此 之 外 ， 混 合 储 能 还 可 根 据 不 同 储 能 类 型 进 行 平 抑 波 动 和 峰 谷 套 利 ， 提 高 系 统 运 行 安 全 性 和 经 济 性 。 文 献 [ 4 ， 10] 均 是 采 用 电 池 储 能 作 为 能 量 型 储 能 进 行 削 峰 填 谷 ， 提 高 系 统 收 益 以 及 超 级 电 容 作 为 功 率 型 储 能 平 抑 可 再 生 能 源 高 频 波 动 的 混 合 储 能 配 置 思 路 。 可 以 看 出 ， 混 合 储 能 在 处 理 可 再 生 能 源 不 同 频 段 波 动 分 量 方 面 具 有 良 好 效 果 。 但 混 合 储 能 的 组 成 和 运 行 模 式 较 为 固 定 ， 存 在 储 能 资 源 利 用 不 够 充 分 的 问 题 。 实 际 上 ， 电 池 储 能 系 统 具 有 较 快 的 响 应 速 度 和 较 大 的 能 量 密 度 ， 在 平 抑 可 再 生 能 源 短 期 功 率 波 动 [ 5 - 8 ， 11 ] 和 峰 谷 套 利 [ 4 ， 10， 12 - 13] 等 不 同 场 景 均 可 发 挥 积 极 作 用 。 根 据 系 统 中 可 再 生 能 源 功 率 波 动 情 况 对 电 池 储 能 系 统 各 电 池 组 串 的 运 行 模 式 进 行 动 态 分 配 和 灵 活 调 控 ， 以 提 高 电 池 储 能 系 统 利 用 效 率 ， 具 有 一定的可行性 。 基 于 上 述 分 析 ， 本 文 首 先 建 立 了 一 种 分 布 式 光 伏 - 电 池 储 能 联 合 系 统 ， 通 过 引 入 本 地 协 调 控 制 系 统 实 现 了 光 伏 发 电 功 率 波 动 的 预 测 和 分 解 ， 以 及 控 制 信 号 的 传 递 。 在 此 基 础 上 ， 提 出 了 一 种 电 池 储 能 系 统 平 抑 波 动 - 峰 谷 套 利 两 模 式 协 调 控 制 策 略 。 根 据 光 伏 发 电 功 率 中 频 波 动 分 量 ， 对 电 池 储 能 系 统 各 电 池 组 串 的 运 行 模 式 进 行 动 态 分 配 和 灵 活 调 控 ， 在 满 足 系 统 平 抑 波 动 需 求 的 基 础 上 ， 实 现 系 统 运 行 经 济性和电池储能系统利用水平的提升 。 1 分布式光伏 - 电池储能联合系统 为 支 撑 电 池 储 能 系 统 两 模 式 协 调 控 制 ， 本 文 建 立 了 一 种 分 布 式 光 伏 - 电 池 储 能 联 合 系 统 ， 其 结 构 如 图 1 所 示 。 其 中 ， 引 入 本 地 协 调 控 制 系 统 ， 其 功 能 主 要 为 ： 对 光 伏 功 率 进 行 超 短 期 预 测 和 频 段 分 解 ， 向 配 网 调 度 机 构 反 馈 电 池 组 串 预 分 组 和 运 行 状 态 等 信 息 以 及 向 电 池 管 理 系 统 BMS （ battery man ⁃ agement system ） 转 发 配 网 调 度 机 构 的 功 率 指 令 等 。 协 调 控 制 系 统 可 与 BMS 系 统 和 配 网 调 度 机 构 一 起 配 合 ， 实 现 光 伏 发 电 功 率 波 动 平 抑 以 及 峰 谷 套 利 。 考 虑 到 电 池 储 能 系 统 需 响 应 不 同 频 段 的 信 号 ， 本 文 选 用 磷 酸 铁 锂 电 池 ， 其 充 电 倍 数 可 达 3. 33， 放 电 倍 数 高 达 10 . 7 ， 深 度 循 环 寿 命 可 达 到 4 700 次 以 上 [ 14 ] 。 各 电 池 组 串 经 变 流 器 接 入 电 网 ， 储 能 变 流 器 同 时 接 入 协 调 控 制 系 统 和 BM S 系 统 的 控 制 信 号 ， 根 据 其 所 在组串运行模式在 2 个控制信号之间进行切换 。 选 取 1 min 作 为 光 伏 发 电 功 率 高 频 和 中 频 的 分 界 时 间 尺 度 ， 再 选 用 6 层 db5 小 波 包 对 光 伏 功 率 信 号 进 行 分 解 ， 得 到 对 应 S 6, 0 频 段 的 低 频 、 S 6, 1 ~ S 6, 2 频 段 的 中 频 和 S 6, 3 ~ S 6, 63 频 段 的 高 频 分 量 。 中 频 波 动 分 量 由 平 抑 波 动 模 式 的 电 池 组 串 平 抑 ， 低 频 波 动 分 量 由 峰 谷 套 利 模 式 的 电 池 组 串 按 照 配 网 调 度 机 构 指令控制 ， 高频波动分量由配电网消纳 [ 4 - 15] 。 2 电池储能系统两模式协调控制策略 电 池 储 能 系 统 两 模 式 协 调 控 制 策 略 可 根 据 分 布 式 光 伏 的 功 率 波 动 特 性 动 态 调 整 各 电 池 组 串 运 行 模 式 。 基 于 协 调 控 制 系 统 分 解 的 光 伏 功 率 中 频 分 量 ， 两 模 式 协 调 控 制 原 理 见 图 2。 图 中 ， 控 制 策 略 主 要 分 为 电 池 组 串 容 量 分 配 策 略 （ 实 线 部 分 ） 以 及 两模式协调控制策略 （ 虚线部分 ） 两部分 。 2. 1 电池储能容量分配策略 电 池 储 能 容 量 分 配 策 略 主 要 用 于 根 据 光 伏 发 电 预 测 结 果 ， 对 下 一 控 制 周 期 各 电 池 组 串 的 运 行 模 式进行预分配 。 具体 步骤如下 。 图 1 分布式光伏 - 电池储能联合系统结构 Fig. 1 Structure of distributed photovoltaic （ PV ） - battery energy - storage system （ BESS ） joint system 系统负荷 变压器 上级电网 光伏逆 变器 光伏电站 协调控制系统 配网调度机构 电 池 管 理系统 电池阻串 变流器 电池阻串 变流器 系统母线 电池储能系统 P l o a d P l o a d P P V P b u y P P V P P V f . m i d P F l u c B P E S B P E S B . r e f P E S B . r e f P E S B . r e f 电力流 信息流 图 2 两模式协调控制原理 Fig. 2 Principle of two - mode coordinated control 峰谷套利电池组串 峰谷套利电池组串 平抑波动电池组串 BMS 协调控制系统 配网调度机构 光伏电站 P F l u c B P F l u c B S O C F l u c B P F l u c B P F l u c B . r e f S O C E S B P E S B P E S B . r e f P m a x P V f . m i d P E S . m a x B P E S . m a x B W E S B P E S B P E S B . r e f S O C E S B P E S B . r e f S O C E S B P E S B W E S B P P V f P P V P P V电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 · 118 · 第 2 期 步 骤 1 协 调 控 制 系 统 基 于 光 伏 实 测 历 史 数 据 P P V ， 开 展 下 一 控 制 周 期 的 光 伏 发 电 超 短 期 预 测 ， 并 将结果上报配网调度机构 。 步 骤 2 协 调 控 制 系 统 对 光 伏 预 测 功 率 P P V f 进 行 小 波 分 解 ， 得 到 中 频 分 量 P P V f . m i d ， 并 将 其 峰 值 P m a x P V f . m i d 发送至 BMS 系统 。 步 骤 3 BMS 系 统 对 电 池 组 串 按 规 则 进 行 运 行 模 式 分 配 ， 协 调 控 制 系 统 对 下 一 控 制 周 期 峰 谷 套 利 模 式 的 电 池 组 串 SOC 进 行 估 算 ， 并 连 同 BMS 系 统 反 馈信息上报配网调度机构 。 第 T 个 控 制 周 期 内 进 行 平 抑 波 动 和 峰 谷 套 利 的电池组串数量分别为 ì í î n F l u c ( T ) = m i n { é ù P m a x P V f . m i d ( T ) / P b a t . e a c h , n b a t } n E s ( T ) = n b a t - n F l u c ( T ) （ 1 ） 式 中 ： n F l uc ( T ) 和 n E s ( T ) 分 别 为 进 行 平 抑 波 动 和 峰 谷 套 利 电 池 组 串 数 量 ； P ba t . e a c h 为 每 组 电 池 组 串 变 流 器 额 定功率 ； é ù · 表示向上取整 ； n ba t 为电池组串总数 。 因 此 该 控 制 周 期 内 运 行 于 平 抑 波 动 模 式 和 峰 谷 套 利 模 式 的 电 池 组 串 最 大 充 、 放 电 功 率 P F l uc ( T ) 和 P E s ( T ) 及容量 W F l uc ( T ) 和 W E s ( T ) 的求解公式分别为 { P F l uc ( T ) = n F l u c ( T ) P ba t . e a c h P E s ( T ) = n E s ( T ) P ba t . e a c h （ 2 ） { W F l uc ( T ) = n F l uc ( T ) W ba t . e a c h W E s ( T ) = n E s ( T ) W ba t . e a c h （ 3 ） 式中 ， W ba t . e a c h 为每组电池组串额定容量 。 协 调 控 制 系 统 对 下 一 控 制 周 期 峰 谷 套 利 模 式 的电池组串 SOC 进行估算 ， 即 SO C E s B ( T + 1 ) = E B ( T ) - ∑ t = 1 N t P E s B . r e f ( t ) Δ t - ∑ m = 1 N m P F l uc B ( m ) Δ t s a m W B （ 4 ） 式 中 ： E B ( T ) 为 电 池 组 串 在 当 前 控 制 周 期 开 始 时 的 电 量 ； N t 为 调 度 周 期 总 数 ； P E B . r e f ( t ) 为 第 t 个 调 度 周 期 内 峰 谷 套 利 电 池 组 串 的 充 放 电 功 率 ， 取 正 表 示 放 电 ， 取 负 表 示 充 电 ； Δ t 为 调 度 周 期 时 长 ； Δ t s a m 为 光 伏 功 率 中 频 波 动 采 样 间 隔 ； N m 为 该 控 制 周 期 内 中 频 波 动 采 样 总 次 数 ； W B 为 电 池 组 串 容 量 ； P F l uc B ( m ) 为 第 m 个 中 频 采 样 点 平 抑 波 动 模 式 电 池 组 串 的 充 放电功率 ， 表达式为 P F l uc B ( m ) = { m i n { - P P V . m i d ( m ) , P F l uc ( T ) } P P V . m i d ( m ) 0 （ 5 ） 2. 2 两模式 协调控制策略 两 模 式 协 调 控 制 策 略 主 要 用 于 根 据 实 时 接 收 到 的 光 伏 发 电 信 号 ， 计 算 平 抑 波 动 模 式 电 池 组 串 的 功率指令 。 具体步骤如下 。 步 骤 1 BMS 系 统 将 平 抑 波 动 电 池 组 串 变 流 器 控制信号源切换为协调控制系统 。 步 骤 2 协 调 控 制 系 统 对 实 时 接 收 的 信 号 P P V 进 行 小 波 分 解 ， 得 到 中 频 分 量 P P V . m i d ， 各 电 池 组 串 充放电功率信号的求解公式为 P F l uc B = - ( P P V . m i d / n F l uc ) （ 6 ） 图 3 给 出 了 平 抑 波 动 电 池 组 串 SOC 区 域 的 划 分情况 。 为 避 免 平 抑 波 动 电 池 组 串 发 生 过 充 / 过 放 的 现 象 ， 需 要 根 据 各 电 池 组 串 SOC 对 P F l uc B 进 行 修 正 ， 规 则如下 。 （ 1 ） 当电池组串 SOC 在正常区域时 ， 有 P F l uc B . r e f = P F l uc B （ 7 ） （ 2 ） 当 电 池 组 串 SOC 在 过 充 警 戒 区 域 时 ， 若 P F l uc B 0， 其 放 电 功 率 指 令 由 式 （ 7 ） 求 得 ； 若 P F l uc B 0， 电 池 组 串 应 放 慢 放 电 速 度 ， 直 到 SOC 减 小 至 SO C F l uc . M i n B 时停止 ， 功率调整公式为 P F l uc B . r e f = SO C t - S O C F l uc . m i n B SO C F l uc . l o w B - SO C F l uc . m i n B P F l uc B （ 9 ） 然 后 将 SOC 尚 处 于 正 常 区 域 的 平 抑 波 动 电 池 组 串 按 照 上 述 方 法 进 行 再 次 分 配 ， 直 至 P P V . m i d 分 配 图 3 平抑波动模式电池组串 SOC 区域划分情况 Fig. 3 SOC region division of battery series in smoothing fluctuation mode S O C F l u c . M a x B S O C F l u c . h i g h B S O C F l u c . l o w B S O C F l u c . M i n B 过充警戒区域 正常区域 过放警戒区域魏 炜等： 电池储能系统两模式协调控制策略 · 119 · 第 33 卷 完毕或所有电 池组串均无可分配容量 。 步 骤 3 BMS 系 统 接 收 经 由 协 调 控 制 系 统 发 送 的 配 网 调 度 机 构 功 率 指 令 P E s B . r e f ， 下 达 给 峰 谷 套 利 的电池组串 ， 并将其信息反馈至配网调度机构 。 电池储能系统两模式协调控制流程见图 4 。 3 算例仿真 本 文 以 某 地 区 1 MW 装 机 容 量 的 光 伏 电 站 为 研 究 对 象 ， 分 别 在 春 季 晴 朗 天 气 和 多 云 天 气 下 ， 搭 建 仿 真 模 型 来 验 证 所 提 电 池 储 能 系 统 协 调 控 制 策 略 的 有 效 性 。 其 中 ， 电 池 储 能 系 统 PCS 额 定 功 率 为 500 kW ， 额 定 容 量 为 1 500 kW · h ， 电 池 组 串 总 数 为 16， 单 个 电 池 组 的 额 定 功 率 为 31 . 25 kW [ 16 ] ， SOC 允 许 范 围 为 0. 15 ~ 0. 85 。 各 时 段 分 时 电 价 取 值 情 况 参 见 文献 [ 17 ] 。 不 同 典 型 天 气 下 光 伏 功 率 曲 线 、 光 伏 功 率 中 频 分 量 幅 值 曲 线 以 及 电 池 组 串 分 组 情 况 分 别 如 图 5 ~ 图 7 所示 。 通 过 图 6 和 图 7 可 以 看 出 ， 与 晴 朗 天 气 相 比 ， 多 图 4 电池储能系统两模式协调控制流程 Fig. 4 Flow chart of two - mode coordinated control for BESS 开始 协调控制系统基于 P P V 进行超短 期功率预测并上报配网调度机构 协 调 控 制 系 统 对 P P V f 进 行 小 波 包 分解 ， 并将 P m a x P V f . m i d 发送至 BMS 协调控制系统根据式 （ 4 ） 对下一控制 周期峰谷套利电池组串 SOC 估算 ， 将 信息汇总后上报配网调度机构 平 抑 波 动 模 式 电 池 组 串 变 流 器 的 控 制 信号源由 BMS 切换为协调控制系统 进行峰谷套利模式 协 调 控 制 系 统 接 收 向 BMS 转 发 配 网 调 度 机 构 下 达 的 峰谷套利功率指令 BMS 接 收 峰 谷 套 利 功 率 指 令 并 发 送 至 峰 谷 套 利 电 池 组串变流器执行 BMS 收 集 电 池 组 串 状 态 信 息 ， 经 协 调 控 制 系 统 向 配 网调度机构反馈 进行平抑波动模式 协 调 控 制 系 统 对 P P V 进 行 小 波 包 分 解 ， 得 到 中 频波动分量 P P V . m i d 协 调 控 制 系 统 根 据 式 （ 6 ） ~ 式 （ 9 ） 得 到 平 抑 波 动 各 电 池 组 串 充 放 电 功 率 指 令 ， 并 发 送 至 平 抑 波 动 电 池组串变流器执行 BMS 根 据 式 （ 1 ） ~ 式 （ 3 ） 进 行 电 池 组 串 容 量 分 配 ， 并 将 分 组 信 息 发 送至协调控制系统 电池组串控制 信号源为 BMS ？ 结束 电 池 组 串 容 量分配阶段 两模式协调 控制阶段 是 否 （ a ） 晴朗天气 800 700 600 500 400 300 200 100 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 实际功率 预测功率 24 （ b ） 多云天气 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 预测功率 实际功率 24 图 5 不同典型天气下光伏功率曲线 Fig. 5 PV power curves under different typical weather conditions （ a ） 晴朗天气 （ b ） 多云天气 图 6 不同典型天气下光伏功率中频分量幅值曲线 Fig. 6 PV power intermediate - frequency component curves under different typical weather conditions 30 20 10 0 - 10 - 20 - 30 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 250 200 150 100 50 0 - 50 - 100 - 150 - 200 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 · 120 · 第 2 期 云 天 气 下 中 频 分 量 波 动 幅 值 更 大 ， 在 相 应 时 段 需 要 投 入 更 多 的 电 池 组 串 进 行 平 抑 波 动 。 晴 朗 天 气 下 不 同 时 段 光 伏 中 频 分 量 幅 值 很 小 ， 只 需 投 入 1 组 电 池 组 串 参 与 平 抑 波 动 即 可 。 不 同 天 气 条 件 下 电 池 储 能 系 统 平 抑 波 动 前 后 光 伏 功 率 曲 线 和 电 池 储 能 峰 谷 套 利 模 式 的 充 放 电 功 率 曲 线 分 别 如 图 8 和 图 9 所示 。 通 过 图 8 可 以 看 出 ， 在 不 同 典 型 天 气 下 ， 电 池 储 能 系 统 对 光 伏 发 电 功 率 的 波 动 均 有 明 显 的 平 抑 效 果 。 尤 其 是 多 云 天 气 条 件 下 ， 分 配 为 平 抑 波 动 模 式的电池组串 较多 ， 平抑波动的效果更为显著 。 通 过 图 9 可 以 看 出 ， 晴 朗 天 气 条 件 下 ， 分 配 为 峰 谷 套 利 模 式 的 电 池 组 串 较 多 ， 电 池 储 能 系 统 可 以 通 过 峰 谷 套 利 获 取 更 多 的 收 益 。 根 据 文 献 [ 11] 所 提 模 型 计 算 系 统 峰 谷 套 利 ， 多 云 天 气 下 峰 谷 套 利 为 1 241. 46 元 ， 晴朗天气下峰谷套利为 1 382 . 75 元 。 由 此 可 以 看 出 ， 本 文 所 提 电 池 储 能 两 模 式 协 调 控 制 策 略 能 够 根 据 不 同 天 气 条 件 下 光 伏 功 率 波 动 特 性 对 电 池 组 串 灵 活 分 配 ， 在 满 足 平 抑 波 动 要 求 的 前 提 下 实 现 收 益 的 最 大 化 ， 储 能 系 统 利 用 水 平 也 得 以提高 。 4 结 语 本 文 针 对 平 抑 光 伏 并 网 功 率 波 动 的 电 池 储 能 控 制 策 略 问 题 ， 建 立 了 一 种 分 布 式 光 伏 - 电 池 储 能 联 合 系 统 ， 并 提 出 了 一 种 电 池 储 能 系 统 平 抑 波 动 - 峰 谷 套 利 两 模 式 协 调 控 制 策 略 ， 可 根 据 光 伏 实 时 发 电 功 率 的 中 频 波 动 分 量 ， 对 各 电 池 组 串 的 运 行 模 式 进 行 动 态 分 配 和 调 控 。 算 例 结 果 表 明 ， 本 文 所 提 控 制 模 型 能 够 根 据 光 伏 波 动 性 变 化 情 况 ， 对 电 池 组 串 动 态 分 配 和 灵 活 调 控 ， 满 足 系 统 平 抑 波 动 需 求 的 同 （ a ） 晴朗天气 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 组数 00： 00 — 06 ： 00 时间 平抑波动 06： 00 —12 ： 00 12： 00 —18 ： 00 18： 00 —24 ： 00 峰谷套利 16 0 0 1 15 15 16 1 （ b ） 多云天气 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 组数 00： 00 — 06 ： 00 时间 平抑波动 06： 00 —12 ： 00 12： 00 —18 ： 00 18： 00 —24 ： 00 峰谷套利 16 0 0 6 8 10 16 8 图 7 不同典型天气下电池组串在不同控制周期分组情况 Fig. 7 Division of battery series in different control cycles under different typical weather conditions （ a ） 晴朗天气 （ b ） 多云天气 图 8 不 同 天 气 条 件 下 电 池 储 能 平 抑 波 动 前 后 光 伏 功 率 曲 线 Fig. 8 PV power curves before and after smoothing fluctuation by battery energy - storage under different weather conditions 800 700 600 500 400 300 200 100 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 24 平抑前 平抑后 900 800 700 600 500 400 300 200 100 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 平抑前 平抑后 （ a ） 晴朗天气 （ b ） 多云天气 图 9 不同典型天气下峰谷套利模式电池组串充放电情况 Fig. 9 Battery series charging and discharging in peak - valley arbitrage mode under different weather conditions 500 400 300 200 100 0 - 100 - 200 - 300 - 400 - 500 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 500 400 300 200 100 0 - 100 - 200 - 300 - 400 - 500 功率 / kW 0 时间 / h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24魏 炜等： 电池储能系统两模式协调控制策略 · 121 · 第 33 卷 时 ， 提 升 电 池 储 能 系 统 的 利 用 水 平 和 系 统 经 济 性 ， 有利于储能技术的推广应用 。 参考文献 ： [ 1] Kawabe K ， Tanak a K. 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