利用电池储能系统进行调峰

简介

在此示例中，通过平均转换器、输出滤波器和相关联控制对 BESS 进行建模。BESS 能够以构网控制模式运行，并接收来自操作员控制室的用于电力调度的设定点。BESS 还接收来自公共连接点 (PCC) 的功率流测量值，然后更改控制模式以进行调峰。

BESS 控制器描述

BESS 控制器接收来自控制室操作员的命令和设定点，以及来自连接到馈线的不同电源和负载的各种测量值和状态。此模型中的 BESS 包含以下功能：

光伏 (PV) 模型的实现

此模型代表一个三相并网光伏 (PV) 系统，该系统在不使用中间 DC-DC 转换器的情况下，以单位功率因子 (UPF) 注入功率。使用无变压器配置仿真漏电流。为了追踪最大功率点 (MPP)，此示例采用以下最大功率点追踪 (MPPT) 方法：

BESS 调峰模型构建

模型概览

打开 sscv_peak_shaving.slx 模型。

mdl = "sscv_peak_shaving";
open_system(mdl)

Substation 子系统将 BESS 和馈线连接到主电网。该子系统包括连接断路器、隔离开关和变压器，用于将主电网连接到 BESS 和输出馈线。变电站还包含 BESS 控制器和 BMS。

构建 BESS 调峰组件

此示例包含以下主要组件：

变电站

Substation 子系统通过使用连接断路器、隔离开关和变压器将 BESS 和馈线连接到主电网。变电站还包含 BESS 控制器和 BMS。

BESS 系统

BESS 系统包括：

BESS 转换器将电池模组连接到电网，并控制通过转换器的功率流。BESS 控制器实现调峰功能。

PCC 处的功率测量检测到变电站主电网的高负载时激活调峰功能。调峰功能将来自主电网的功率限制在最大额定功率，而 BESS 系统提供其余的功率需求。

电池管理系统 (BMS)

BMS 接收来自电网侧转换器的功率需求请求。BMS 还监控电池模组的荷电状态 (SOC)。在此示例中，如果 SOC 高于高 SOC 阈值且电池正在放电，BMS 会断开电池连接。同样，如果 SOC 低于低 SOC 阈值且电池正在充电，BMS 也会断开电池连接。一旦电池从 DC 侧断开，AC 侧断路器也会在一个周期内断开。

电池模组

电池模组连接到 BESS 转换器的 DC 侧。两个电池包串联连接，并在中点接地。DC 断路器可断开电池模组的连接。

操作员控制室

Operator Control Room 子系统发送所有设定点和命令。它还会对测得的量和系统性能分析结果进行绘图。

定义参数并运行仿真

初始化 BESS、电网和 PV 参数。在 MATLAB® 命令行窗口中输入：

run("sscv_peak_shaving_BESS_data.mlx");

初始化电池参数

此示例中的电池模组是使用电池包模型构建器中的对象和函数生成的。有关如何构建电池包的详细信息，请参阅Build Simple Model of Battery Pack in MATLAB and Simscape (Simscape Battery)。

run("sscv_peak_shaving_param.m");
Ns=1500/25;
Np=round(150*1000/(59*Ns*25));
load('sscv_peak_shaving_data.mat')

运行仿真

对模型进行仿真。

run("sscv_peak_shaving");

绘制仿真结果

这些图显示：

下图显示了 BESS 的三相电压和电流输出，以及调峰和 BESS 断开期间的电网电流。

run('sscv_peak_shaving_plot_BESS_VI.m')

该图中显示了大约在 3.0 秒左右调峰开始时和在 4.97 秒 BESS 断开时的测量值。BESS 的稳定电压和电流输出验证了良好的调峰效果。BESS 断开是由于 SOC 较低导致的。

下图显示了 BESS、PV、主电网和负载的有功功率和无功功率。

run('sscv_peak_shaving_plot_PQ.m')

稳定的有功功率和无功功率输出验证了调峰方法的有效性。

下图显示了负载的电压和电流。

run('sscv_peak_shaving_plot_Load_VI.m')

在调峰和 BESS 断开期间，负载电压和负载电流保持稳定。

下图显示了 BESS 的充电、放电、BESS 状态和 SOC。

run('sscv_peak_shaving_plot_BMS_SoC.m')

调峰期间的放电状态以及由于 SOC 较低导致的 BESS 断开与

AC 侧输出的结果相符。这也验证了 BMS 监控 BESS SOC 的功能。

评估系统性能

这些图显示系统性能的结果以及调峰功能的影响。

这些性能指标包括：

下图显示了 BESS 容量的变化与有功功率输送的损失。电网容量和

负载变化保持恒定。

下图显示了在此模型中遵循 IEEE 1547 -2018：II 类 - 储能逆变器标准实现的 BESS 系统的指标。

下图显示了在此模型中遵循 IEEE 2030.2.1-2019 电池储能系统设计、运行和维护指南实现的 BESS 系统运行和维护的指标。

下图显示了电网功率超过阈值后调峰功能时滞的影响。

调峰功能的时滞对来自电网和 BESS 的有功功率过冲影响更大，

而对负载电压和总谐波失真 (THD) 值无显著影响。