摘要：电池储能作为电能存储的重要方式，具有功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，响应速度快，不受地理资源等外部条件的限制，适合大规模应用和批量化生产等优势，使得电池储能在配合集中/分布式新能源并网，电网运行辅助等方面具有不可替代的地位。而与此同时，随着近些年来电动汽车产业的高速发展，电池制造及应用相关技术得到了长足的进步，电池的使用寿命和成本问题也得到了进一步改善，这些都使得电池储能成为目前最受关注，发展最为迅速的储能技术类型。本文将分析国内外电池储能电站发展现状的基础上，对国内外电池储能系统在新能源发电侧、输电侧、配用电侧的多方面应用研究成果及发展现状进行综述，以供参考。
关键词：电池储能系统；运行控制；应用方法
1电池储能电站发展概况
储能技术具有极高的战略地位，世界各国一直都在不断支持储能技术的研究和应用。日本、美国等发达国家电池储能电站技术发展较早，如今已得到了一些应用，中国近些年来在国家政策的支持下也取得了较快的发展。国内外在大规模电池储能电站的运行控制与应用方面均存在着不少成功的实际工程案例。如应用于日本青森县风电场的NGK公司的34MW/245MWh钠硫电池储能电站，美国SDG&EEscondido30MW/120MWh锂离子电池储能项目，以及中国张北风光储输示范工程(一期)20MW/84MWh多类型电池储能电站等。这些工程应用中，电池储能电站的电池类型和应用场景都不尽相同。国内外电力行业均十分重视电池储能系统在新能源发电并网以及电网运行控制当中的积极作用。
2电池储能系统在发电侧的应用
2.1平滑出力波动
由于风力发电和光伏发电等新能源具有随机性、间歇性、出力变化快等特点，大容量的新能源发电装置直接并网会对电网调度运行与控制带来较大影响，甚至直接引发一些安全稳定事故。利用电池储能装置与可再生能源发电装置联合运行，可使随机变化的输出功率转换为相对稳定的输出，有利于满足并网的各项技术要求。关于电池储能系统平滑新能源发电应用，国内外开展了许多理论方法研究与分析验证。相关资料对储能平抑新能源发电做了详细的综述，认为储能类型的选取、储能系统的功率和容量配置、波动平抑控制算法以及储能系统能量管理是储能系统应用于新能源发电平抑时需要重点考虑的4个方面。
从现有研究成果可知，电池储能系统对于平抑新能源发电出力波动具有显著效果，而新能源发电并网运行时，电网对其出力波动率的考核指标是合理制定控制策略的核心问题。因此将出力波动率作为输入变量，进行闭环控制是解决其优化控制问题的关键。
2.2跟踪出力和经济调度
新能源发电系统的出力普遍呈现出极强的间歇性，且极难准确预测，如何制定科学合理的日前、日内及超短期(实时)出力计划，在满足调度及储能约束的前提下保证新能源的高效输出是该问题的关键所在。在出力计划跟踪方面，当前研究主要可分为日前、日内以及实时出力计划跟踪3个方面。针对日前出力计划，大量文献分别针对有功功率计划和无功功率计划提出了储能装置对新能源发电出力的补偿控制方法，取得了削峰填谷，改善潮流的良好效果。针对日内出力计划，主要工作集中在如何引入基于实时电价、负载需求和新能源出力等因素构建出最优性能指标函数，在最大程度跟踪出力计划的同时实现延长电池使用寿命等附加目标。而针对实时出力计划的跟踪方案，则更多地将减少日前短期新能源出力预测误差作为其控制目标。
2.3参与电源的调频与调压
电池储能系统安装在发电侧时具有四象限调节能力，能够灵活地对有功、无功的输入和输出进行调整，因而对于增强发电侧频率和电压调节能力，改善并网电能质量具有重要意义。通过储能系统改善发电侧频率、电压调节能力在新能源电源和传统电源中均有应用。在新能源发电侧，从相关文献可知，储能系统通过配合适当的出力调度控制，在提高新能源接纳能力，改善新能源与传统电源的发电性能与并网经济性，增强发电侧频率和电压调节能力等多方面具有重要作用。
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3电池储能系统在输电侧的应用
3.1参与系统调频
除了在电源侧通过并入电池储能系统辅助改善发电机组AGC性能，提高机组频率调节能力之外，随着大规模集中式以及分布式电池储能系统的快速发展以及容量的不断扩大，电池储能系统通过直接并入电网侧对频率异常状态的主网进行干预控制，也逐渐成为部分发达地区电网频率稳定控制的有效手段。
3.2优化网络潮流分布
随着具有波动性和间歇性的可再生能源大规模并入电网，针对全网的有功和无功潮流调度及优化变得愈加困难，新能源外送线路的输送能力也因此受到了较大的影响。如何协调传统电源、新能源以及储能系统的出力分配，实现有功和无功潮流的全网优化分配，对于提高网络安全水平，提升线路输送容量具有重要意义。
4电池储能系统在配电侧中的应用
4.1分布式储能应用
随着分布式新能源发电和电动汽车的快速发展，配电网的构成元件和拓扑结构日趋复杂，如何在配电网中通过合理配置分布式电池储能装置，考虑分布式储能的聚合效应，在保证配电网安全运行的同时实现配电网能量优化管理，是一项富有挑战的重要课题。相关文献针对分布式储能系统提出了一种多区域主动实时分散控制算法。该算法基于能够考虑其直流有功功率限制的BESS的精确动态模型构建而成，具备电压支撑和线路堵塞管理等功能，而不同储能装置之间的沟通则通过多代理技术来实现，该成果对分布式储能能量管理具有较好的借鉴意义。
4.2储能系统在直流微/配电网中的应用
直流微/配电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载的突变特性，使得直流微/配电网的能量管理极其困难，如何在其中合理配置储能单元，并建立安全可靠的储能并网控制策略是保障直流微/配电网安全平稳运行的重要关键技术。直流微/配电网中，直流母线电压是反映整个系统功率平衡的关键性指标，控制好直流母线电压稳定对于直流微电网稳定运行具有重要意义。
4.3储能系统在主动配电网中的应用
主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的有效解决方案，电池储能系统因其能量传输效率高，配置灵活等优点是实现主动配电网的重要技术基础，对提高分布式能源的利用效率和配电网运行经济性意义重大。储能系统在主动配电网构建中作用巨大，如何将网络重构、可控分布式电源、需求侧响应等更多主动配电网中可调度资源考虑在储能优化控制与调度模型之中，是未来该方向的研究重点之一。
4.4V2G(Vehicle-to-Grid)技术的应用
随着电动汽车产业的快速发展，电动汽车在配电网中的充放电容量以及充放电过程对配电网安全运行的影响已不容小觑，如何通过智能配电网及智能交通技术对电动汽车充放电过程进行科学有序管理，发挥电动汽车储能载体的作用对配电网能量进行优化管理，是未来配电网的重要研究方向之一。相关文献指出，未来电动汽车(electricvehicle，EV)的大规模接入，将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响，电动汽车与电网互动可以实现削峰填谷、参与调频、提供备用等作用，对于电网的安全经济运行和提高新能源发电消纳能力具有重要意义。
结语
本文从发电侧、输电侧、配电侧三个方面对电池储能电站在不同场景下的应用进行了详细的文献综述和分析，一定程度上阐明了电池储能电站在各研究领域内的研究现状、问题、及未来研究方向。
参考文献
[1]梁亮，李建林，惠东．光伏-储能联合发电系统运行机理及控制策略[J]．电力自动化设备，2011．
[2]毕大强,葛宝明,王文亮,等.基于钒电池储能系统的风电场并网功率控制[J].电力系统自动化,2010.
作者简介
姜远刚（1980.2-），男，贵州毕节人，四川理工学院电子信息工程学士，单位：长沙新奥远大能源服务有限公司，研究方向：天然气分布式能源利用与电力系统
论文作者:姜远刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：储能论文; 新能源论文; 电池论文; 系统论文; 分布式论文; 电网论文; 电站论文; 《电力设备》2017年第30期论文;