储能电池并网特性运行 作者申蕾5071439018 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) 摘要：通过介绍一种新型的铅酸蓄电池充放电维护装置，详细分析了大规模储能电池并网 所需要的电力电子整流与逆变的原理，该装置的主电路结构为电压型逆变器，采用双向SPWM 逆变整流控制技术实现直流和交流电能的双向流动，从而实现蓄电池的并网充放电控制，其 并网电流波形为正弦波，且功率因数可控。对对并网后储能电池对电网的运行方式有哪些影 响进行了介绍。 关键词：风力发电：储能技术；并网充放电：双向正弦波脉宽调制：蓄电池 1.引言 降低电网调峰负担，增加风电的经济效益和使 用价值。对于风电离网系统，配套适当容量的 随着常规化石能源的消耗和环境污染日储能系统，可以充分发挥风电分布式供电优势 益严重，世界各国都纷纷出台各项政策，大力和风力发电的作用。 支持发展可再生能源，强力推进节能减排，打 本文的参考文献基本上都是针对目前我 造低碳经济。在目前己经开发利用的可再生清 国储能电池在风力发电商场的使用前景进行 洁能源中，风力发电是发展最快，技术最成熟，了分析研究，强调了储能电池的可行性以及重 也是最具有大规模开发利用前景和市场竞争要性。 力的发电方式。 最后，本文在这些研究成果的基础上，首 众所周知，风电具有随机性、间歇性特性， 先指出了风电发电并网所面临的问题，在此基 大规模风电并网将给电力系统带来一系列挑础上详细分析了储能技术用于解决相关问题 战，严重影响了电力系统运行的稳定性、电能的可行性，并且针对储能电池控制的整流与逆 质量以及经济性。随着我国风电大规模发展，变原理进行了分析。对于储能电池并网之后的 风力发电在电力系统中所占的比重将会越来充放电特性以及对于电网的运行方式也进行 越大。研究表明，如果风电装机容量占电网总了简单分析。并且提出了对于目前风力发电市 容量的比例达到20%以上，电网的调峰能力和场的一些建议。 安全运行将面临巨大挑战。我国多数风电场由 2.问题的提出 于位于电网末梢，电网建设会相对薄弱，风电 场输出功率的波动严重时可能导致电网系统 目前，越来越多的大中型风电场相继建 崩溃。因此，风电大规模发展必须有大规模先 成并投入运行。由于大中型风力发电场 进储能技术作支撑。对于并网风电系统，配套 (50MW及以上)一般直接接入输电网，故电网 适当容量的储能系统，可以在很大程度上解决 对风电电能质量的要求越来越高。风能是一 风力发电的随机性、波动性问题，平滑风电输 种间歇性能源，且风速预测存在一定的误 出功率，提高风电的可控性，保证风力发电连 差，因此风电场不能提供持续稳定的功率， 续性和稳定性，减小风电输出功率波动性对电 发电稳定性较差。 网的影响，使大规模风电能够方便可靠地并入 另外，风电场的功率波动会影响当地电 常规电网，很好解除风电场难并网运行的瓶 网的电能质量，产生电压波动与闪变。我国 颈：通过合理配置还能有效增强风电机组的低 风电场的单机容量一般较小，且850kW以下 电压穿越(LVRT)能力，增大风电穿透功率 的风电机组绝大多数是异步发电机组，需要 (WPP):同时可以用于电网的“削峰填谷”， 系统提供无功支持。因此，研究改善风电场储能电池并网特性运行 作者 申 蕾 5071439018 指导老师： 刘 东 （上海交通大学 电气工程系，上海市 200240；） 摘 要：通过介绍一种新型的铅酸蓄电池充放电维护装置，详细分析了大规模储能电池并网 所需要的电力电子整流与逆变的原理，该装置的主电路结构为电压型逆变器，采用双向SPWM 逆变整流控制技术实现直流和交流电能的双向流动，从而实现蓄电池的并网充放电控制，其 并网电流波形为正弦波，且功率因数可控。对对并网后储能电池对电网的运行方式有哪些影 响进行了介绍。 关键词：风力发电；储能技术；并网充放电；双向正弦波脉宽调制；蓄电池 1．引言 随着常规化石能源的消耗和环境污染日 益严重，世界各国都纷纷出台各项政策，大力 支持发展可再生能源，强力推进节能减排，打 造低碳经济。在目前已经开发利用的可再生清 洁能源中，风力发电是发展最快，技术最成熟， 也是最具有大规模开发利用前景和市场竞争 力的发电方式。 众所周知，风电具有随机性、间歇性特性， 大规模风电并网将给电力系统带来一系列挑 战，严重影响了电力系统运行的稳定性、电能 质量以及经济性。随着我国风电大规模发展， 风力发电在电力系统中所占的比重将会越来 越大。研究表明，如果风电装机容量占电网总 容量的比例达到 20%以上，电网的调峰能力和 安全运行将面临巨大挑战。我国多数风电场由 于位于电网末梢，电网建设会相对薄弱，风电 场输出功率的波动严重时可能导致电网系统 崩溃。因此，风电大规模发展必须有大规模先 进储能技术作支撑。对于并网风电系统，配套 适当容量的储能系统，可以在很大程度上解决 风力发电的随机性、波动性问题，平滑风电输 出功率，提高风电的可控性，保证风力发电连 续性和稳定性，减小风电输出功率波动性对电 网的影响，使大规模风电能够方便可靠地并入 常规电网，很好解除风电场难并网运行的瓶 颈；通过合理配置还能有效增强风电机组的低 电压穿越（LVRT）能力，增大风电穿透功率 （WPP）；同时可以用于电网的“削峰填谷”， 降低电网调峰负担，增加风电的经济效益和使 用价值。对于风电离网系统，配套适当容量的 储能系统，可以充分发挥风电分布式供电优势 和风力发电的作用。 本文的参考文献基本上都是针对目前我 国储能电池在风力发电商场的使用前景进行 了分析研究，强调了储能电池的可行性以及重 要性。 最后，本文在这些研究成果的基础上，首 先指出了风电发电并网所面临的问题，在此基 础上详细分析了储能技术用于解决相关问题 的可行性，并且针对储能电池控制的整流与逆 变原理进行了分析。对于储能电池并网之后的 充放电特性以及对于电网的运行方式也进行 了简单分析。并且提出了对于目前风力发电市 场的一些建议。 2．问题的提出 目前，越来越多的大中型风电场相继建 成并投入运行。由于大中型风力发电场 (50MW 及以上)一般直接接入输电网，故电网 对风电电能质量的要求越来越高。风能是一 种间歇性能源，且风速预测存在一定的误 差，因此风电场不能提供持续稳定的功率， 发电稳定性较差。 另外，风电场的功率波动会影响当地电 网的电能质量，产生电压波动与闪变。我国 风电场的单机容量一般较小，且 850kW 以下 的风电机组绝大多数是异步发电机组，需要 系统提供无功支持。因此，研究改善风电场