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储能集成配电网在双向功率流动模式下的协调电压调节策略
Coordinated Voltage Regulation Strategy for an Energy Storage Integrated Distribution Network in Bidirectional Power Flow Mode
| 作者 | Xinjie Huang · Sidun Fang · Tao Niu · Guanhong Chen · Ruijin Liao · Zhirou Wang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2024年7月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 可再生能源 配电网 电压调控策略 双向变压器 储能系统 |
语言:
中文摘要
可再生能源(RESs)在配电网(DNs)中的高渗透率导致输电网(TNs)与配电网之间频繁进行功率交换,使电压控制变得更加困难。为解决这一问题,本文提出了一种针对不同可再生能源渗透率水平的协调电压调节策略。首先,建立了双向变压器模型,用于量化在面对双向潮流时的电压控制特性。其次,开发了一种考虑环境温度对电池影响的储能系统(ESS)管理模型,该模型作为电压特性的关键调节手段。最后,根据可再生能源渗透率水平提出了多级协调调节策略,以缓解双向潮流模式下的电压波动。基于IEEE - 33系统的仿真分析表明,传统电压控制方法在双向潮流模式下运行时,当可再生能源渗透率为150%时,在87.5%的调度时间内会出现过电压情况。而本文提出的策略能够使电压在80%至215%的渗透率水平范围内保持在允许的运行限值内。此外,随着渗透率的提高,调节机制会变得越来越复杂。
English Abstract
The high penetration of renewable energy sources (RESs) accessed to distribution networks (DNs) causes frequent power exchanges between transmission networks (TNs) and DNs and makes voltage control more difficult. To address this issue, a coordinated voltage regulation strategy for different RES penetration levels is presented in this paper. First, a bidirectional transformer model is established to quantify the voltage control profiles when facing bidirectional power flows. Second, an energy storage system (ESS) management model considering the influence of ambient temperature on batteries is developed and acts as a key regulating approach for voltage profiles. Finally, the multi-level coordinated regulation strategy is proposed by the RES penetration levels to mitigate the voltage fluctuations during bidirectional power flow modes. The simulation analysis based on IEEE-33 system shows that traditional voltage control method, when performing in the bi-directional flow mode, results in over-voltage during 87.5% scheduling time at a RES penetration rate of 150%. But the strategy proposed in this paper can maintain voltage operation within permissible limits with penetration level ranging from 80% to 215%. Furthermore, as the penetration rate escalates, the regulation mechanisms become progressively intricate.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的双向潮流下配电网协调电压调控策略具有重要的技术参考价值和应用前景。
**业务契合度分析**:论文聚焦的核心问题——高比例新能源接入导致的双向潮流和电压波动,正是阳光电源储能系统和光伏逆变器产品面临的实际应用场景。研究提出的储能系统(ESS)作为关键调控手段,与我司PowerStack、PowerTitan等储能产品的定位高度吻合。特别是论文考虑了环境温度对电池性能的影响,这为我司储能热管理系统的优化提供了理论支撑。
**技术价值评估**:该策略最突出的价值在于可将新能源渗透率承受范围从80%扩展至215%,远超传统方法在150%渗透率下仅12.5%时段电压合格的表现。这意味着我司的光储一体化解决方案可以支持更高比例的新能源接入,直接增强产品在高渗透率场景下的竞争力。多层级协调控制策略也为我司iSolarCloud智慧能源管理平台的算法升级提供了方向。
**应用前景与挑战**:技术成熟度方面,基于IEEE-33标准系统的仿真验证具有一定可信度,但实际配电网的复杂性需要更多工程验证。对阳光电源而言,机遇在于可将该策略集成到逆变器的电压调节功能和储能EMS中,形成差异化技术优势;挑战则包括双向变压器模型的实际部署、多设备协同控制的通信延迟,以及不同气候区域温度补偿算法的适配性。建议开展实证项目验证,并结合我司全球化布局积累多场景数据。