1、第32卷第5期2015年10月現代電力M o d e r n E l e c t r i c P o w e r V o l .32N o .5O c t .2015文章編號:1007-2322(201505-0001-09文獻標志碼:A中圖分類號:TM 732儲能技術在新能源電力系統中的研究綜述艾欣,董春發(新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學,北京102206R e v i e w o n t h e A p p l i c a t i o n o f E n e r g y S t o r a g e T e c h n o l o g y i n P o w e r S y s

2、t e m w i t h R e n e w a b l e E n e r g y S o u r c e s A I X i n ,D O N G C h u n f a (S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f A l t e r n a t e E l e c t r i c a l P o w e r S y s t e m w i t h R e n e w a b l e E n e r g y S o u r c e s (N o r t h C h i n a E l e c t r i c P o w e r U n i v e r

3、 s i t y ,B e i j i n g 102206,C h i n a 基金項目:國家自然科學基金項目(513111122;高等學校學科創新引智計劃(“111”計劃(B 08013摘要:在總結各種儲能技術特點及其應用現狀的基礎上,分析了新能源大規模并網存在的問題,歸納闡述了儲能技術在解決系統運行穩定性、功率波動、電能質量、風電低電壓穿越等問題中的研究進展;針對儲能系統的前期規劃,綜合考慮經濟性能和技術性能要求,重點研究了儲能系統的組成結構和優化配置方法,并對不同應用場合下儲能系統的控制策略進行歸納;最后對儲能技術的研究方向做出展望。關鍵詞:儲能技術;可再生能源;電力系統;并網運行;優

4、化配置;控制策略A b s t r a c t :B a s e d o n t h e s u m m a r y o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f d i f f e r e n t e n e r g y s t o r a g e t e c h n i q u e s a n d t h e i r a p p l i c a t i o n s ,t h e e x i s t i n g p r o b l e m s i n l a r g e -s c a l e g r i d -c o n n e c t e d r

5、e n e w -a b l e e n e r g y s o u r c e s a r e a n a l y z e d ,a n d t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o n t h e a p p l i c a t i o n o f e n e r g y s t o r a g e t e c h n i q u e t o s o l v e s u c h p r o b l e m s a s s y s t e m o p e r a t i o n s t a b i l i t y ,p o w e r f l u c t

6、 u a t i o n ,p o w e r q u a l i t y a n d l o w v o l t a g e r i d e -t h r o u g h f o r w i n d p o w e r s ys t e m a r e d i s c u s s e d .F u r t h e r m o r e ,t o m e e t t h e e c o n o m i c a n d t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s ,t h e c o m p o s i t i o n s t r u c t u r e a

7、 n d o p t i m a l a l l o c a t i o n m e t h o d o f e n e r g y s t o r a g e s y s t e m a r e m a i n l y s t u d i e d .I n a d d i t i o n ,c o n t r o l s t r a t e g i e s o f e n e r g y s t o r a g e s y s t e m i n d i f f e r e n t o p e r a t i o n a l s i t u a t i o n s a r e d i s -

8、c u s s e d .I n t h e e n d ,r e s e a r c h d i r e c t i o n a n d p r o s p e c t o f e n e r -g y s t o r a g e t e c h n o l o g y a r e f o r e c a s t e d .K e y w o r d s :e n e r g y s t o r a g e t e c h n o l o g y ;r e n e w ab l e e n e r g y s o u rc e s ;p o w e r s y s t e m ;g r id

9、 -c o n ne c t e d o p e r a t i o n ;o p t i m a l a l l o c a t i o n ;c o n t r o l s t r a t e g y0引言能源緊缺、環境污染等問題日益突出,開發與利用新能源,改善能源結構成為世界各國的共識。風力發電、光伏發電作為主要的清潔能源利用形式,具有與傳統電源競爭的潛力,得到了快速的發展。截止2013年底,我國風力發電裝機容量達91.4GW ,光伏發電裝機容量達19.4GW ,均位列世界第一1-2。但是,風電和光伏發電出力顯示出較強的波動性和隨機性,影響電網運行的安全與穩定3。這給電網的調度帶來困難,

10、對供電的持續性和可靠性產生不利影響4,同時限制了其自身的發展。在新能源的并網過程中,通過在出口側安裝儲能裝置,可以平抑輸出功率的波動5,一定程度上將新能源電源轉化為可調度的電源,有助于減少對電力系統的沖擊6,提高電力系統的運行穩定性,此外還可以提供電壓支撐,改善電能質量等7。因此,儲能技術被認為是解決目前和將來電網中新能源穿透率持續增加等問題的可行方案。本文首先簡要總結了各種儲能技術及其應用現狀,對儲能系統解決新能源并網問題中的研究進展進行詳細分析,然后重點對儲能系統的優化配置方法進行研究歸納,并總結儲能系統在不同運行狀況時的控制策略,最后,對儲能技術的研究方向和應用前景做出展望。1儲能技術的

11、分類及應用現狀電能可以轉換為機械能、化學能、電磁能等形式進行存儲,按照方式的不同可分為機械儲能、電化學儲能、電磁儲能和相變儲能四大類型。其中機械儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等;電化學儲能包括鉛酸、鎳隔、鋰離子、鈉硫、液流等電池儲能;電磁儲能包括超導、超級電容和高能密度電容儲能等;相變儲能通過儲熱物質發生相變進而吸收或者放出潛熱實現8,既可在夏季蓄熱也可在冬季蓄冷,主要應用場合包括蓄冷空調系統,熱電相變蓄熱裝置和建筑節能9(用于墻體、天花板中等。表1對典型的儲能形式的特點、應用和研究現狀進行了總結。表1應用于電力系統的儲能技術比較儲能方式主要特點功率范圍應用時間應用場合抽水蓄能容量大

12、、壽命長100MW2000MW日級削峰填谷、系統備用、黑啟動壓縮空氣功率范圍廣、環境友好100MW300MW日級頻率控制、新能源出力平抑飛輪儲能儲能周期長、效率高5k W1.5MW分鐘級調峰/頻、平滑功率輸出鋰電池能量密度高、充放電快千瓦級兆瓦級小時級備用電源、電動汽車液流電池100%充放電、循環壽命長100k W100MW小時級抑制功率波動、新能源發電超導儲能功率大、響應速度快10k W1MW分鐘級電能質量、提高穩定性超級電容器功率密度高、壽命長1k W100k W分鐘級平滑功率、電能質量、F A C T S技術相變儲能儲能密度高、耐久性強兆瓦級日級電力調峰2儲能技術在新能源大規模并網中的應

13、用2.1新能源大規模并網存在的問題由于風能本身的隨機性和波動性,風電出力表現出很大程度的波動性和不確定性10;同時風能的不可控使得風電具有弱致穩性和弱抗擾性11。在我國風電大規模開發、遠距離輸送的模式下,風電出力的上述特性對電力系統的供電充裕性和運行穩定性5,12的影響更為嚴重;此外,電網薄弱地區的電壓穩定性問題13和有功備用不足電網的頻率穩定問題14-15也值得關注。另一方面,風速的隨機變化和風機本身特性,以及風電系統中電力電子器件應用,帶來電壓暫降16、諧波12等電能質量問題。風電機組的低電壓穿越(l o wv o l t a g e r i d e-t h r o u g h,L V R

14、 T問題也值得關注,故障發生時,若風電機組大規模同時從系統解列,可能導致連鎖反應,嚴重影響電網的安全運行17。同樣,光伏發電大規模接入公共電網后,其出力的波動性使得電網常規的調度及控制策略難以適應,電網自身的運行調整與控制能力被削弱,給電網安全穩定運行帶來新問題18。分析上述問題,新能源出力缺乏可控性19是根本原因,風電、光伏等出力的波動性和不確定性使得電力系統的穩定運行面臨嚴峻的挑戰。對新能源發電出力進行有效控制,改善出力特性,將其變為可調度的電源,成為解決上述問題的關鍵。儲能作為能量的轉換手段,提供了能量高效利用和靈活轉換的方式,可以在一定程度上改善可再生能源電源的出力特性,為新能源大規模

15、并網問題的解決提供了途徑。2.2儲能技術在風電并網中的應用提高電力系統穩定性的根本措施在于改進系統的瞬時功率平衡水平,儲能系統能夠響應有功及無功功率需求,改善系統的瞬時功率平衡水平,增強運行的穩定性。對于電壓穩定性問題,文獻3針對并網風電系統中經常出現的聯絡線短路故障和風速擾動,研究了超導儲能(s u p e r c o n d u c t i n gm a g n e t i ce n e r g y s t o r a g e,S M E S在改善并網風電場運行穩定性中的作用。仿真表明網絡故障后S M E S能夠有效地提高風電場的穩定性,而且在快速的風速擾動下能夠平滑風電場的輸出,降低風電

16、波動對電網的沖擊。文獻13將S M E S應用于并網型風力發電系統,建立了S M E S模型和加入S M E S后系統的線性化仿真模型,采用基因算法求最優反饋矩2現代電力2015年陣,仿真結果表明S M E S單元對并網型風力發電系統中風力發電機的輸出電壓具有極大的改善作用。頻率穩定性問題的研究主要集中在儲能系統平滑風電輸出功率方面。文獻6提出了將飛輪儲能系統應用于風電機組的運行控制中,通過對控制飛輪儲能系統充放電實現平滑風機輸出功率、參與電網頻率控制的任務,仿真驗證了方案的可行性。文獻15將風能等可再生能源作為S M E S 裝置的充電電源,為可再生能源的使用提出一個新的思路,S M E S

17、裝置可以根據系統負荷變化快速調整出力來穩定系統頻率及減少不必要的聯絡線功率流動,同時改善系統旋轉備用不足的問題。文獻20研究了采用超導儲能系統改善頻率穩定性問題,仿真結果表明,超導儲能系統在文中既定的條件下使得系統的最大頻率偏差降低,有效改善了系統的頻率穩定性,且超導儲能系統容量越大系統頻率偏差越小。因此,增強風電并網系統的穩定性需要配備具有快速響應能力的儲能系統,如超導儲能、飛輪儲能等,它們能夠快速響應系統穩定性運行的要求,補償功率差額。但是,由于風電出力本身的不確定性,基于歷史出力數據的儲能系統合理配置及適當的控制策略成為研究的關鍵問題。儲能系統在改善電能質量方面的應用主要集中在抑制電壓波

18、動、電壓暫降等方面。文獻7針對微電網電能質量問題,分析了儲能解決電壓驟降、電壓跌落等電能質量問題的方案。文獻21介紹了超級電容儲能技術在分布式發電中的應用,通過在P S C A D下建模仿真說明了其在解決分布式發電電能質量等問題方面有很好的效果。改善電壓波動、電壓暫降等電能質量問題關鍵在于短時功率的動態補償,需要儲能系統具備毫秒級功率動態調節的能力,因此,選擇超級電容儲能、超導儲能等是比較合適的。風電出力缺乏可控性是造成風電并網諸多問題的根本原因。儲能系統能夠有效改善其出力特性,平滑風電出力,在一定程度上使其成為可調度的電源。目前針對儲能技術平抑風電出力波動的研究包括風電場和風電機組兩個層面。

19、文獻12給出一種串并聯型超級電容器儲能系統的電路拓撲,將其用于風力發電,仿真表明并聯補償可以有效地改善風力發電的不確定因素,平滑風力發電系統出力;串聯補償可以有效地提高供電電壓的可靠性,抑制電壓暫降,提高風電場穩定性。文獻22提出在基于全功率變頻器的永磁同步風電機組的直流母線上并聯飛輪儲能裝置,并通過模糊控制,從而實現抑制風電機組輸出功率的波動。考慮到大型風電場的輸出功率在一定程度上具有互補性,且大規模的集中儲能有利于控制,風電場層面的儲能方式受到較大關注。在風電穿透功率較高的電力系統中,L V R T 是影響電力系統穩定的關鍵因素之一。有L V R T 功能的風電機組并網能有效解決并網中產生

20、的電壓穩定性問題,有利于系統穩定性的增強23。儲能系統在提高風電機組低電壓穿越能力的研究主要集中于儲能系統的選擇和控制策略的設計兩個方面。其中,文獻24提出一種利用飛輪儲能提高永磁直驅風電系統低電壓穿越能力的控制策略,通過風電機組和飛輪儲能的功率變換器的協調控制,在電網故障期間,利用飛輪儲能的快速有功調節能力保持風電機組功率變換器的直流母線電壓穩定,同時控制風電機組的網側變換器向電網發出一定的無功,幫助電網電壓的恢復,從而提高風電機組L V R T能力。文獻25研究了靜止同步補償裝置/蓄電池儲能用于增強風電機組L V R T功能的問題,并設計了相應的控制策略,仿真結果表明,該方式可有效增強風電

21、機組的L V R T能力。2.3儲能技術在光伏并網中的應用儲能技術在光伏并網中的應用同樣集中在平衡系統瞬時功率,改善電能質量,維持系統可靠運行等方面。文獻4建立了混合儲能的數學模型,提出一種無源式并聯儲能方案并應用于獨立光伏系統,仿真實驗表明,在光伏系統的發電功率和負載功率脈動的情況下,蓄電池的充放電電流比較平滑;文獻10將能量密度大、環境友好的磷酸鐵鋰電池和功率密度高、循環使用壽命長的超級電容組合,構成混合儲能系統應用于獨立光伏發電系3第5期艾欣等:儲能技術在新能源電力系統中的研究綜述統,并設計了控制結構和控制方式。仿真結果表明,在光伏電池輸出功率存在波動且負載發生脈動的情況下,儲能系統能迅

22、速平衡系統瞬時功率,維持系統可靠運行。超級電容器蓄電池混合儲能在該領域具有較大的應用價值和發展潛力,但目前相關的研究和應用還很少,將會成為重要的研究方向。3儲能系統優化配置和控制策略研究如前所述,儲能系統在解決新能源并網的關鍵問題,提高電網對新能源發電的消納能力等方面發揮著關鍵的作用。因此,為更好地發揮儲能系統的作用,對其優化配置和控制策略等方面的深入研究顯得尤為必要。3.1儲能系統的組成結構儲能系統可分別由單種儲能形式和多種儲能形式構成。對新能源并網功率進行控制的過程中,綜合考慮系統成本、體積等因素,需要儲能系統具有高功率和高能量密度、壽命長等特點。在風電和光伏等新能源發電大規模并網的系統中

23、,兩種儲能結構均有應用;在小規模接入的微網中,由于新能源發電的間歇性要求儲能單元具有高能量密度,同時,負荷的快速波動要求儲能單元具有高功率密度,因此,由高功率密度和高能量密度的儲能單元組成的復合儲能系統在微網中有廣闊的應用前景。對于復合儲能系統中儲能單元的選擇,由于微網的功率波動通常在幾兆瓦范圍內,蓄電池、超級電容器和飛輪儲能是比較合適的選擇,而蓄電池和超級電容器分別屬于高能量密度和高功率密度的儲能單元,它們的組合是很合適的選擇。文獻26表明在孤立的光伏發電系統中,蓄電池-超級電容器混合儲能系統的性能優于單獨的蓄電池儲能系統。文獻27表明蓄電池-超級電容器混合儲能系統不僅具有高能量密度和高功率

24、密度的特點,同時可延長蓄電池的使用壽命。文獻28定性地分析了該混合儲能系統在蓄電池的功率和使用壽命方面的延長作用。3.2儲能系統的優化配置鑒于儲能系統在新能源發電并網中起到提高系統運行穩定性、改善電能質量、平抑功率波動等重要作用,可明顯改善系統的經濟性能和技術性能。因此,考慮儲能系統的位置和容量,合理地對儲能系統進行配置,使之在滿足系統技術性能要求的同時,盡可能地提高經濟性能,成為目前亟待解決的問題。儲能系統的優化配置與新能源發電的運行特性、出力曲線以及電力系統運行數據等密切相關,對其優化配置的研究一般以新能源發電的出力曲線和負荷特性為基礎,考慮系統技術性能和經濟性能的要求,優化對象為含新能源

25、發電的聯合系統,圖1為新能源并網中儲能系統的優化配置框圖 。圖1新能源并網中儲能系統的優化配置框圖由于新能源出力固有的間歇性和波動性,加之出力預測誤差的存在,使其無法具有類似傳統發電形式的調度靈活性。因此,在新能源大規模并網的系統中,為積極響應電網調度,儲能系統的應用主要集中在平抑出力波動和提高系統運行穩定性等場合。考慮技術指標,文獻29-33研究了儲能系統在平抑新能源出力波動中的優化配置方法:文獻29定義了輸出功率波動率指標,并設定波動率的上限;文獻30考慮混合儲能系統能量損失率和能量缺失率等運行指標,建立優化配置模型;文獻31考慮電池儲能系統功率容量與風功率預測誤差、準確率、合格率以及容量

26、需求滿足率等指標;文獻32對大型并網風電場在不同儲能容量配比關系下出力的平滑效果進行仿真分析,得到儲能系統容量和風電場規模的合適配比關系,初步優化了儲能系統的容量。此外,為提高系統運行的穩定性,文獻33分析了儲能裝置在提高暫態運行穩定性中的作用,定義系統偏離原穩定狀態的指標,并與經濟性指標結合進行儲能裝置容量的配置。4現代電力2015年在滿足技術指標的基礎上,儲能系統的優化配置應盡可能提高新能源聯合系統的經濟性能。目前已有很多學者綜合考慮系統的技術性能和經濟性能進行研究,文獻34-36中以并網新能源儲能系統的凈收益最大為目標,進行儲能系統的優化配置:m a x F=P d-P e s s-E

27、e s s(1式中:為新能源發電的單位上網電價,、分別為儲能系統的功率、容量的初始投資在研究周期T 內每小時內的攤銷成本;P d為研究周期內新能源的并網功率,P e s s、E e s s分別為儲能系統的設計功率和設計容量。文獻34基于負荷峰谷差改善指標,綜合考慮儲能系統經濟效益和投資成本,以儲能系統運行年限內的總收益最大為目標,構建了容量配置優化目標函數,提出用于松弛調峰瓶頸的大規模儲能系統容量優化配制方法,以改善風電穿透率較高時系統的運行穩定性;文獻35在保證風電并網系統運行穩定和電壓合格的前提下,建立了以風電-蓄電池聯合系統凈收益最大化為目標的優化函數,通過對蓄電池容量進行合理的配置,實

28、現經濟利益的最大化;文獻36綜合考慮復合儲能系統的技術和經濟性能,建立了反映復合儲能系統特性參數-風電功率平滑度、復合儲能系統成本特性的長期數學模型,通過遺傳算法進行優化,該方法適用于不同等級的任意風電場的復合儲能系統容量配置的選定;此外,文獻37以風電場等效輸出功率方差和最小為技術指標,建立波動水平的置信度約束,保證風電場的功率波動在合理的范圍,以儲能系統投資和運行成本最小為目標進行優化;文獻38在保證風場功率波動在合理范圍的基礎上,引入蓄電池壽命周期成本函數,進行功率的配置,實現其運行成本的最小化。在包含風機、光伏陣列、儲能裝置和其他不間斷電源等多種電源結構的微電網中,系統的首要任務是保證

29、功率平衡,因此儲能系統的應用主要集中于保證供需平衡和系統運行穩定性、改善電能質量等方面。考慮供需平衡的要求,儲能系統的配置考慮了相關的技術指標:文獻39將補償后各時段負荷與負荷均值偏差的平方和作為評判指標,同時考慮可再生能源功率波動平抑的要求;文獻40-41均考慮供電可靠性的要求,分別以微網缺電概率和失負荷概率作為優化配置的技術指標;此外,文獻42-44也都對供需平衡問題分析了相應的技術要求。同時,儲能系統在配電網和微網中的應用也需考慮電能質量的要求,文獻45分析了儲能系統對于配網電壓質量的提升作用,并運用相應的節點電壓指標和饋線電壓指標作為技術標準。與儲能在新能源大規模并網中的配置類似,其在

30、含新能源發電的配電網/微網的配置同樣需要進行技術性能和經濟性能的綜合考慮。文獻40-41,43-44,46-47中均以綜合成本(包括初始投資和運行維護成本最小為目標建立了儲能系統的優化配置模型,有m i ntTsSC t,s+rRC t,r+hHC t,(h(2式中:T為研究的周期;t為其中的時間段;S、R、H分別為儲能單元、新能源發電單元和傳統機組的總臺數;C t,s、C t,r、C t,h分別表示在該時間段內儲能單元、新能源發電單元和傳統機組攤銷的投資成本和運行維護成本之和。其中,文獻40、文獻41根據響應的供電可靠性指標要求缺電概率和失負荷概率,建立了計及設備投資成本、運行和維護成本、燃

31、料成本、環保折算成本的孤立風光儲系統的優化配置模型,分別采用改進的細菌覓食算法和改進粒子群算法求解最優配置方案,得到微電網電源的類型及其容量的最優方案;文獻43將設備的投資成本和運行維護成本等考慮在內,計及系統供需平衡約束,建立了成本最小化的優化模型,同時提出分散優化框架以解決大規模優化帶來的求解困難問題;文獻44將光伏輻射利用率和光伏陣列效率等概念用于孤立光伏系統的設計,在考慮初始投資成本和運行維護成本的基礎上,考慮系統周期內電池的更換成本,進行蓄電池容量的配置;文獻46-47均采用基于隨機優化的儲能系統定容,其中,文獻46運用代表性的數據,考慮傳輸能量的成本、儲能系統的效率等因素,文獻47

32、提出隨機框架,通過儲能技術增強系統穩定性和運行經濟性,并運用遺傳算法和概率最優潮流相結合的方法進行儲能系統位置和容量的最優配置;文獻48提出了基于機會5第5期艾欣等:儲能技術在新能源電力系統中的研究綜述 現代電力 年 約束規劃 的 混 合 儲 能 容 量 配 置 方 法 ， 考 慮 混 合 儲 能裝置的 功 率 出 力 和 荷 電 狀 態 約 束 ， 以 裝 置 成 本 最低為目 標 ， 得 到 風 電 輸 出 功 率 波 動 不 超 過 某 一 區間的置信度與混 合 儲 能 最 佳 配 置 成 本 間 的 關 系 ， 從而為配 置 混 合 儲 能 容 量 時 為 在 電 能 質 量 和 經

33、濟 性間取得適度折中提供了定量依據 。 此外 ， 對于 儲 能 系 統 的 優 化 配 置 ， 也 有 學 者 運用數學 方 法 進 行 優 化 研 究 。 文 獻 通 過 分 析光伏出 力 短 期 預 測 誤 差 和 負 荷 短 期 預 測 誤 差 的 概率統計 規 律 和 隨 機 過 程 ， 利 用 區 間 估 計 方 法 得 出儲能設 備 容 量 配 置 函 數 ， 進 而 得 到 儲 能 容 量 的 最優配置 。 目前 ， 儲 能 系 統 優 化 配 置 的 研 究 主 要 考 慮 含 新能源發 電 系 統 的 技 術 性 能 和 經 濟 性 能 ， 對 于 儲 能系統的 合 理 配

34、置 與 調 度 ， 優 化 方 法 的 運 用 以 及 微網中電源結構的選擇仍將是研究的熱點 。 儲能系統的控制策略分析 儲能系 統 配 置 完 成 后 ， 設 計 準 確 高 效 的 控 制 系統對于其 補 償 效 果 至 關 重 要 ， 而 在 其 中 ， 如 何 合理選擇儲能系統 的 控 制 信 號 和 相 應 的 控 制 策 略 ， 又成為控 制 系 統 的 核 心 和 關 鍵 。 針 對 儲 能 系 統 的 不同應用 場 合 ， 眾 多 學 者 對 其 中 的 控 制 策 略 進 行 了研究 。 在以平 抑 功 率 波 動 為 主 要 應 用 目 標 的 儲 能 系 統中 ， 文 獻

35、 分 析 了 其 中 的 控 制 策 略 ： 文 給出了基于閥控式鉛酸電池的儲能系統 獻 主電路參 數 設 計 原 則 ， 并 使 用 定 周 期 比 較 法 實 現 電路 的 定 功 率 控 制 ， 精 確 反 饋 線 性 化 算法 實 現 并 網 變 流 器 的 定 電 壓 和 無 功 控 制； 基 于 風 電 功 率 短 期 預 測 技 術， 根 據 風 文獻 電實發功 率 與 預 測 功 率 與 波 動 上 下 限 的 關 系 ， 提 出了平抑 風 電 功 率 波 動 的 全 釩 電 池 儲 能 系 統 運 行 控制策略 ， 并 給 出 控 制 算 法 流 程 ； 文 獻 采 用飛輪儲

36、 能 系 統 輔 助 的 微 網 方 案 ， 利 用 其 大 功 率 充放電的 特 點 ， 設 計 了 并 網 變 流 器 的 定 功 率 控 制 方案 ， 通過測量網 側 功 率 決 定 變 流 器 的 輸 出 電 流 ， 實現平抑微型電源功率和負荷波動的功能 。 為提高 儲 能 系 統 在 改 善 系 統 運 行 穩 定 性 中 的 對其中的控制策略進行了研 效果 ， 文獻 提出了改善并網風電場暫態穩定 究 。 文獻 性的超導 磁 儲 能 裝 置 控 制 策 略 ， 網 側 采 用 以 電 壓 定向的矢 量 控 制 方 案 并 通 過 附 加 前 饋 項 來 實 現 其 輸出有功 、 無

37、功 功 率 的 解 耦 ； 文 獻 研 究 了 超導儲能系統中不 同 控 制 信 號 的 選 取 ， 如 轉 速功 率電壓偏差量 ， 分上層 控 制 和 底 層 控 制 兩 類 對 超 導儲能系 統 控 制 策 略 進 行 研 究 ， 分 析 了 其 中 的 自 適應控制 和 魯 棒 控 制 等 ； 文 獻 提 出 了 一 種 高滲透率 大 規 模 風 電 接 入 后 風 儲 孤 立 電 網 的 控 制 策略 ， 包括 上 層 的 廣 域 功 率 平 衡 控 制 和 下 層 儲 能 設備電壓頻率控制 ， 通 過 實 時 檢 測 電 網 電 壓 和 頻 率偏差生 成 有 功 和 無 功 電 流

38、指 令 控 制 儲 能 系 統 進 行功率補償 ， 保證系統運行的穩定性 。 此外 ， 針 對 超 級 電 容 裝 置 在 改 善 系 統 電 能 質 量中的應 用 ， 文 獻 基 于 超 級 電 容 儲 能 的 風 電場功率 調 節 裝 置 的 工 作 原 理 和 結 構 特 點 ， 提 出 了一種網 級 控 制 、 超 級 電 容 能 量 管 理 和 變 流 器 控 制相結合的 控 制 策 略 ， 進 行 環 路 控 制 器 設 計 ， 以 降低風場對電網電能質量的影響 。 由于新能 源 出 力 的 波 動 平 抑 和 并 網 系 統 的 穩 定運行需 要 儲 能 系 統 兼 具 高 功

39、率 密 度 、 高 能 量 密 度 、 高循 環 壽 命 的 特 點 ， 而 受 儲 能 機 理 影 響 ， 單 種儲能技 術 很 難 滿 足 全 部 要 求 ， 對 此 很 多 學 者 提 出采用高 能 量 密 度 的 蓄 電 池 與 高 功 率 密 度 的 超 級 電容器相 結 合 的 混 合 儲 能 方 法 ， 以 提 高 儲 能 系 統 的整體性能 ， 相關研究已經取得了一定成果 。 根據蓄電池和超級電容的荷電狀 文獻 態 ， 采用模 糊 控 制 理 論 將 超 出 目 標 值 的 功 率 偏 差 在兩種儲 能 介 質 之 間 進 行 分 配 ， 算 例 表 明 所 提 控 制策略能

40、夠 有 效 地 平 抑 可 再 生 能 源 功 率 波 動 ； 文 針對 風 電 波 動 功 率 的 平 抑 需 求 ， 提 出 一 獻 種新型混合儲能系 統 結 構 及 其 分 層 控 制 模 型 （ 能量 ， 根據預 置 的 專 家 信 息 庫 ， 得 到 相 應 層 、 系統層 ） 充放電控 制 器 的 控 制 算 法 ； 文 獻 根 據 超 級 電容器和 蓄 電 池 的 輸 出 特 性 和 應 用 需 求 ， 以 其 能 量為核心 進 行 混 合 儲 能 系 統 控 制 策 略 的 設 計 ， 該 策略具有 中 央 管 理 單 元 和 本 地 控 制 兩 個 層 次 ， 并 且具有自適

41、應性 。 需要指 出 ， 儲 能 系 統 在 新 能 源 電 力 系 統 中 的 應用目標 往 往 并 不 單 一 ， 關 于 其 控 制 策 略 的 選 擇 涉及可行性 、 經 濟 性 和 有 效 性 等 多 個 指 標 。 多 元 復合儲能 系 統 的 協 調 控 制 ， 風 光 儲 系 統 的 聯 合 協 調控制等問題 ， 仍將是研究的熱點 。 儲能技術的研究方向與展望 隨著新能源 發 電 的 日 益 普 及 ， 以 及 電 網 調 峰 、 （ ） ： ： 現代電力 ， ， 第期 艾 欣等 ： 儲能技術在新能源電力系統中的研究綜述 提高電網運行穩定 性 和 改 善 電 能 質 量 的 迫

42、 切 需 求 ， 。 因 此， 電 力 電力儲能 系 統 的 重 要 性 日 益 凸 顯 吳俊玲 ， 吳 畏 ， 周 雙 喜 超 導 儲 能 改 善 并 網 風 電 場 穩定 性 的 研 究 電 工 電 能 新 技 術 ， ， （ ） ： 唐西勝 ， 武 鑫 ， 齊 智 平 超 級 電 容 器 蓄 電 池 混 合 儲 能獨立光伏 系 統 研 究 太 陽 能 學 報 ， ， （ ） ： 張步涵 ， 曾杰 ， 毛 承 雄 ， 等 電 池 儲 能 系 統 在 改 善 并網風電 場 電 能 質 量 和 穩 定 性 中 的 應 用 電 網 （ ） ： 技術 ， ， 孫春順 ， 王 耀 南 ， 李 欣 然

43、 飛 輪 輔 助 的 風 力 發 電 系 統功率和頻 率 綜 合 控 制 中 國 電 機 工 程 學 報， （ ） ： ， 周 林， 黃 勇， 郭 珂， 等 微 電 網 儲 能 技 術 研 究 綜 述 ， （ ） ： 電力系統保護與控制 ， 張仁元 ， 柯 秀 芳 相 變 儲 能 技 術 在 電 力 調 峰 中 的 工 （ ） ： 程應用 中國電力 ， ， 陳慧 斌 ， 沈 學 忠 電 力 調 峰 和 相 變 儲 能 技 術 （ ） ： 陜西電力 ， 侯世英 ， 房勇 ， 孫 韜 ， 等 混 合 儲 能 系 統 在 獨 立 光 伏發 電 系 統 功 率 平 衡 中 的 應 用 電 網 技 術，

44、 （ ） ： ， 袁小明 ， 程時杰 ， 文 勁 宇 儲 能 技 術 在 解 決 大 規 模 風電并網 問 題 中 的 應 用 前 景 分 析 電 力 系 統 自 （ ） ： 動化 ， ， 張步涵 ， 曾杰 ， 毛 承 雄 ， 等 串 并 聯 型 超 級 電 容 器 儲能系統 在 風 力 發 電 中 的 應 用 電 力 自 動 化 設 （ ） ： 備 ， ， 陳星鶯 ， 劉孟覺 ， 單 淵 達 超 導 儲 能 單 元 在 并 網 型 風力 發 電 系 統 的 應 用 中 國 電 機 工 程 學 報， （ ） ： ， ， ， ： ， （ ） 李紅梅 ， 嚴 正 用 可 再 生 能 源 充 電 的

45、 裝置在 系統調 頻 中 的 應 用 電 力 系 統 自 動 化 ， （ ） ： ， ， ， ， ： 王偉 ， 孫明冬 ， 朱曉 東 雙 饋 式 風 力 發 電 機 低 電 壓 穿越 技 術 分 析 電 力 系 統 自 動 化 ， ， （ ） ： 李碧君 ， 方勇 杰 ， 楊 衛 東 ， 等 光 伏 發 電 并 網 大 電 網面臨的問題與對 策 電 網 與 清 潔 能 源 ， ， （ ） ： 儲能技術 的 應 用 前 景 非 常 廣 闊 。 目 前 在 儲 能 技 術 及其應用領域中 ， 研究的熱點問題如下 。 兼具高 功 率 密 度 、 高 能 量 密 度 的 多 元 復 合 儲能系統 是 解 決 新 能 源 并 網 中 諸 多 問 題 的 必 然 選 擇 ， 其中蓄 電 池 和 超 級 電 容 相 結 合 的 復 合 系 統 受