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新能源侧电池储能系统运行评价:现状与展望 (Operation Evaluation of Battery Energy Storage Systems on the Renewable Energy Side: Current Status and Prospects)
新能源侧电池储能系统运行评价:现状与展望
程林 · 索克兰 · 许鹤麟 · 电力系统自动化 · 2025年8月 · Vol.49
随着新能源接入及电力系统形态演变，电池储能系统（BESS）与新能源协同并网运行备受关注。本文从运行模式与运行评价两方面综述国内外研究进展，分析离网、并网自主运行与主动支撑模式下的BESS配置与调用方法，构建涵盖技术性、安全性、可靠性、经济性与社会效益的多维指标体系。建立BESS运行指标理论模型，挖掘提升策略，评估现有综合评价方法的适用性与局限性，并针对当前指标与方法存在的问题提出改进建议，展望未来发展方向。
解读: 该研究构建的多维运行评价指标体系对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有直接应用价值。文中提出的技术性、安全性、可靠性、经济性评价方法可集成到iSolarCloud云平台，实现储能系统全生命周期智能监测与预测性维护。针对新能源侧BESS配置与调用策略的研究，可优化光储一体化方案...
基于级联H桥变换器的电池储能系统二次谐波电流抑制方案及电容需求优化
Second-Harmonic Current Suppression Scheme for Cascaded H-Bridge Converter-Based BESS With Reduced Capacitance Requirement
Yuqi Shen · Tong Liu · Wei Wang · Alian Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
级联H桥（CHB）变换器因其模块化架构，在大型电池储能系统（BESS）中极具应用潜力。然而，交流侧与直流侧间的瞬时功率交换会产生二次谐波电流（SHC），从而影响电池寿命。本文提出了一种基于差分Buck电路的抑制方案，在有效抑制SHC的同时，降低了对直流侧电容的需求。
解读: 该技术对于阳光电源的PowerTitan等大型储能系统具有重要参考价值。CHB拓扑在兆瓦级储能中具备高电压、高效率优势，但二次谐波导致的电池寿命衰减是行业痛点。该文提出的差分Buck抑制方案可优化直流侧电容配置，不仅能提升系统功率密度，还能显著改善电池运行工况，延长电池组循环寿命。建议研发团队评估该...
基于模块化多电平级联变换器
MMCC-SSBC）的电池储能系统性能、可用性及灵活性提升
Joao Inacio Yutaka Ota · Takuya Sato · Hirofumi Akagi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年4月
本文探讨了基于单星型桥式单元（SSBC）的模块化多电平级联变换器（MMCC）在电池储能系统中的应用。该拓扑结构能产生三相多电平电压波形，有效省去了谐波滤波器和复杂的曲折变压器，显著提升了系统的性能、可用性及运行灵活性。
解读: 该研究涉及的MMCC-SSBC拓扑是高压大容量储能系统的核心技术方向，与阳光电源PowerTitan系列液冷储能系统及大型电网侧储能解决方案高度契合。通过采用多电平级联技术，可进一步优化系统效率，降低对笨重工频变压器的依赖，从而提升系统功率密度。建议研发团队关注该拓扑在提升系统冗余度和故障穿越能力方...
调节性能导向的火-储联合调频混合储能双层优化配置策略
A Bi-level Optimization Configuration Strategy for Thermal-Storage Combined Frequency Regulation with Hybrid Energy Storage Oriented by Regulation Performance
严干贵沙千理李军徽詹朔李永越乔馨 · 电力系统自动化 · 2025年8月 · Vol.49
针对电池储能辅助火电机组调频中存在的容量配置不合理、储能寿命短及经济性差等问题，提出调节性能导向的火-储联合调频混合储能双层优化配置策略。内层以最小化电池寿命损耗和最大化调频性能为目标，优化HESS响应需求；外层以年均净收益最大为目标，优化容量配置。通过双层协同优化，兼顾调频性能与经济效益。基于实际运行数据的算例验证了该策略的有效性与优越性。
解读: 该火-储联合调频双层优化配置策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的混合储能配置方法可直接应用于火电辅助调频场景，通过内层优化电池寿命损耗、外层优化容量配置的双层协同机制，能够显著提升阳光电源储能系统在调频市场的经济性和竞争力。该策略可集成至iS...
子模块故障条件下模块化多电平电池储能系统的重分布脉宽调制
Redistributed Pulsewidth Modulation of MMC Battery Energy Storage System Under Submodule Fault Condition
Feng Gao · Xin Gu · Zhan Ma · Chenghui Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
基于模块化多电平变换器（MMC-BESS）的电池储能系统可实现电池组的去中心化管理，适用于退役电池梯次利用。针对多子模块（SM）架构，本文提出了一种SM故障穿越方法，通过重分布PWM策略，在发生子模块故障时维持系统运行，显著提升了储能系统的可靠性与可用性。
解读: 该技术对阳光电源PowerTitan及PowerStack等大型储能系统具有极高的参考价值。随着储能系统规模化应用，MMC架构在提升系统效率和电池利用率方面优势显著，但其子模块数量多导致故障点增加。本文提出的故障重分布PWM策略，能够有效提升系统在单点故障下的冗余度和可靠性，减少运维停机时间。建议研...
构网型控制下电池储能系统的次同步阻尼
Subsynchronous Damping by Battery Storage System in Grid-Forming Control
Ziqi Zhou · Sante Pugliese · Marius Langwasser · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
风电场因网侧变流器与弱电网阻抗交互易产生次同步振荡（SSO）。本文探讨了利用电池储能系统（BESS）通过构网型（GFM）控制技术来抑制SSO，并兼顾电网辅助服务功能。研究分析了BESS在公共连接点（PCC）或直流侧接入对系统稳定性的影响。
解读: 该研究直接契合阳光电源PowerTitan及PowerStack系列储能系统的核心技术演进。随着新能源渗透率提升，弱电网下的次同步振荡问题日益突出，阳光电源的构网型（GFM）储能变流器（PCS）可通过主动阻尼控制策略，有效提升系统在弱电网环境下的稳定性。建议研发团队将该阻尼算法集成至iSolarCl...
基于自适应矢量滤波器的单相分布式发电电能质量特性研究
Features of Power Quality in Single-Phase Distributed Power Generation Using Adaptive Nature Vectorial Filter
Ashutosh K. Giri · Amin Qureshi · Sabha Raj Arya · Rakesh Maurya 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
本文提出了一种用于双绕组单相感应发电机电压与频率控制（VFC）的新型控制器。该方案通过VFC环路协调电池储能系统（BESS）与卸荷负载，以应对发电与负载间的功率失配，并具备BESS过充保护功能。研究引入自适应矢量滤波器（AVF）以优化电能质量控制。
解读: 该研究提出的自适应矢量滤波（AVF）控制策略在单相分布式发电及储能协调控制方面具有参考价值。对于阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能系统（如PowerStack系列），该算法可提升在弱电网或离网模式下的电压频率稳定性，优化电能质量。特别是其对BESS与卸荷负载的协调控制逻辑，可为阳光电源iSolarC...
模块化多电平变换器
MMC）电池储能系统的多层SOH均衡方案
Zhan Ma · Feng Gao · Xin Gu · Nan Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
针对退役电池在储能系统中SOH不一致导致系统寿命缩短的问题，本文提出了一种多层SOH均衡方案。该方案突破了以往仅关注电池包内或包间均衡的局限，通过多层控制策略实现全系统SOH均衡，有效延长储能系统整体寿命并降低运维成本。
解读: 该研究对阳光电源PowerTitan及PowerStack等大型储能系统具有重要参考价值。随着储能规模扩大，电池簇间及簇内SOH差异是影响系统全生命周期收益的关键。引入多层SOH均衡策略，可优化电池管理系统（BMS）的调度逻辑，提升系统的一致性管理水平。建议研发团队评估该MMC拓扑在大型储能变流器中...
单相MMC电池储能系统可变直流母线电压调节以减少额外充电吞吐量
Variable DC-Link Voltage Regulation of Single-Phase MMC Battery Energy-Storage System for Reducing Additional Charge Throughput
Zhan Ma · Feng Gao · Chenghui Zhang · Wei Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
基于模块化多电平变换器（MMC）的电池储能系统可灵活管理集成在子模块中的电池组。该方案允许电池组直接或通过小电容连接至后端半桥电路，从而省去额外的DC-DC变换器以降低成本和体积。然而，交流纹波会导致显著的额外充电吞吐量，本文提出一种可变直流母线电压调节策略以缓解该问题。
解读: 该研究针对MMC架构在储能系统中的应用，通过优化直流母线电压控制来减少电池的额外充放电循环，这对提升储能系统（如PowerTitan系列）的电池寿命和系统效率具有重要参考价值。阳光电源的储能PCS产品线目前正向更高功率密度和更优成本控制方向演进，MMC拓扑在大型储能系统中的应用潜力巨大。建议研发团队...
由动态可重构固定电池辅助的模块化多端口电动汽车直流快充站
Modular Multiport Electric-Vehicle DC Fast-Charge Station Assisted by a Dynamically Reconfigurable Stationary Battery
Seyed Amir Assadi · Zhe Gong · Nathan Coelho · Mohammad Shawkat Zaman 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
针对电网容量不足地区的电动汽车快充需求，本文提出了一种模块化多端口直流快充站架构。该方案通过动态可重构的固定电池储能系统（BESS）辅助，旨在解决传统电池辅助充电站成本高、效率低的问题，并优化了储能系统与充电端口之间的直流-直流变换器拓扑，提升了系统整体性能。
解读: 该研究直接契合阳光电源的充电桩与储能业务协同战略。通过动态可重构电池技术，可进一步优化阳光电源PowerStack及PowerTitan系列储能系统在充电站场景下的应用，有效削峰填谷并缓解电网压力。建议研发团队关注该文中的多端口变换器拓扑，将其集成至阳光电源的‘光储充’一体化解决方案中，通过模块化设...
基于短时特征的锂离子电池SOH估计数据驱动模型多目标优化
Multiobjective Optimization of Data-Driven Model for Lithium-Ion Battery SOH Estimation With Short-Term Feature
Lei Cai · Jinhao Meng · Daniel-Ioan Stroe · Jichang Peng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
锂离子电池广泛应用于储能系统（BESS）和电动汽车。数据驱动方法通过测量特征估计电池健康状态（SOH），但过多特征会降低精度并增加人工成本。本文提出了一种多目标优化方法，旨在通过精简特征集提升SOH估计的准确性与效率。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的储能业务（PowerTitan、PowerStack系列）。SOH的高精度估计是BMS核心算法的关键，直接影响储能系统的全生命周期管理与电芯衰减预测。通过引入多目标优化算法精简特征，可显著降低iSolarCloud平台在处理海量电芯数据时的计算负载，提升远程运维的实时性。建...
基于谐振与准Z源的多端口变换器用于高功率电动汽车快速充电中的全功率与部分功率处理
Resonant and Quasi-Z Source based Multiport Converter for High Power EV Fast Charging with Full and Partial Power Processing
Zarren Firdous · Saad Mekhilef · Marif Daula Siddique · Marizan Mubin · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文为电动汽车（EV）快速充电设计了两种新型多端口变换器（MPC）拓扑结构，实现了电网、电池储能系统（BESS）与电动汽车充电的集成。所提出的设计采用全功率处理变换器（FPPC）和部分功率处理变换器（PPPC）两种配置，利用诸如用于电池储能系统的准 Z 源变换器（qZSC）和用于电动汽车充电的串联谐振变换器（SRC）等特性，减小了尺寸并降低了成本。准 Z 源变换器有助于提升电池储能系统的电压，实现电网与电池储能系统之间的双向能量流动，电池储能系统可在非高峰时段储存能量，并在高峰需求时向电网或电动...
解读: 该多端口变换器技术对阳光电源充电桩及储能产品线具有重要应用价值。谐振与准Z源混合拓扑可直接应用于阳光电源直流快充桩设计，通过部分功率处理模式降低变换器容量需求，提升系统效率与功率密度。该技术与阳光电源ST系列储能变流器的多端口架构高度契合，可实现电网-储能-充电桩的协调控制，优化光储充一体化场站的能...
网络韧性物联网电池储能系统在配电系统中的应用
Cyber-Resilient IoT-Based Battery Energy Storage Systems in Power Distribution System
Md Fazley Rafy · Ellis Oti Boateng · Vignesh Venkata Gopala Krishnan · Anurag K. Srivastava · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
电池储能系统（BESS）对于解决配电网中分布式能源资源（DERs）的间歇性问题至关重要。基于物联网（IoT）的BESS控制器通过实现实时监测和远程控制，对于优化储能以及确保配电网的高效管理和运行至关重要。然而，信息通信技术（ICT）在基于物联网的BESS相关控制中的广泛应用带来了网络安全漏洞。本文的贡献在于：a）分析基于物联网的BESS控制器面临的网络安全挑战和威胁态势；b）开发一种实用方法来制定网络物理弹性指标，以评估基于物联网的BESS在现实网络威胁场景下的性能；c）制定检测和缓解策略，以提...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对基于物联网的电池储能系统（IoT-BESS）网络安全韧性研究具有重要战略意义。作为全球领先的储能系统供应商，阳光电源的液冷储能系统PowerTitan和PowerStack等产品已广泛应用于电网侧和工商业场景，而这些系统的智能化管理正日益依赖IoT技术实现远程监控...
电池储能系统高功率运行的调度方法及其在混合水电站中的应用
Scheduling power-intensive operations of Battery Energy Storage Systems and application to hybrid hydropower plants
Stefano Cassan · Fabrizio Sossa · Applied Energy · 2025年5月 · Vol.386
摘要 本文提出了一种针对电池储能系统（Battery Energy Storage Systems, BESSs）的新型功率约束集，称为动态功率约束（Dynamic Power Constraints, DPCs），该约束考虑了BESS的电压和电流限制随其荷电状态（State of Charge, SOC）的变化关系。这些约束被设计用于集成到基于优化的BESS调度问题中，相较于传统的静态约束具有显著改进。研究表明，在实际运行中通常满足的温和假设条件下，DPCs可以表示为BESS功率的线性函数，从...
解读: 该动态功率约束技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要应用价值。通过将电池SOC与电压电流限制关联建立线性约束模型,可显著提升储能调度精度,减少93%的实时运行约束违规。该方法可集成至iSolarCloud平台的优化调度算法,增强BMS与PCS协同控制能力,特别适用于水储混...
考虑电压耦合效应的跟网型与构网型电池储能系统快速频率响应分析
Fast Frequency Response Analysis for Grid-Following and Grid-Forming Controlled BESS Considering Voltage Coupling Effect
Kaiyuan Su · Xiaorong Xie · Zhen Gong · Hui Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
电池储能系统（BESS）提供的快速频率响应（FFR）对维持电力系统频率稳定至关重要。然而，在弱电网中，电压耦合效应（VCE）可能显著削弱BESS的FFR性能，尤其是在跟网型（GFL）与构网型（GFM）控制策略对比下，该效应尚未充分研究。本文提出一种计及VCE的GFL与GFM BESS的FFR建模方法，分析变换器参数与系统特性对VCE的影响，并通过电磁暂态仿真与控制硬件在环实验验证模型有效性。结果表明，VCE源于阶跃扰动下的瞬时电压跌落，导致有功支撑能力下降和频率恢复延迟；当短路比（SCR）接近2...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统在弱电网场景下的FFR性能优化具有重要指导意义。研究揭示的电压耦合效应（VCE）机理可直接应用于优化GFM/GFL控制策略切换逻辑：在SCR<2的弱电网中，通过自适应调节电压下垂系数和虚拟阻抗参数，可提升GFM模式下的频率支撑能力，减少...
基于混沌灰狼优化的单相并网光伏-电池储能系统双向DC-DC变换器
Chaotic Grey Wolf Optimized DC-DC Bi-directional Converter for a Single-Phase Grid-Tied PV-BES System
作者未知 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文提出了一种由混沌灰狼优化（CGWO）简化混合仿射投影算法（SH - APA）控制的单相并网光伏（PV） - 电池储能系统（BESS）。电池储能系统通过双向 DC - DC 转换器（BDC）连接到直流母线，该转换器可调节直流母线电压（$V_{de}$）和电池储能系统电流（$I_{bat}$）。在双向 DC - DC 转换器的电压控制回路中，采用混沌灰狼优化调整的分数阶 PI（FOPI）控制器可显著减小直流母线电压（$V_{de}$）偏差，最终使电流控制回路的参考电流更加平滑，改善电能质量并延长...
解读: 该混沌灰狼优化双向DC-DC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统具有重要应用价值。CGWO算法的全局寻优能力可优化现有储能系统中DC-DC变换器的控制策略，提升充放电效率和动态响应速度，特别适用于光储一体化场景的功率平衡控制。该技术可与阳光电源现有MPPT算法协同，增...
用于锂离子电池故障诊断的零样本神经架构搜索微型实时紧凑型深度神经网络
Miniature Real-Time Compact Deep Neural Network With Zero-Shot Neural Architecture Search for Lithium-Ion Battery Fault Diagnosis
Zeyang Chen · Dezhi Xu · Chao Shen · Yujian Ye 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年4月
电池储能系统（BESS）对于现代能源管理至关重要，有助于可再生能源整合和电网稳定。然而，BESS的故障诊断需要大量的手动网络调优。为克服这一问题，我们提出了一种用于BESS故障诊断的零样本神经架构搜索方法。首先，将神经网络分解为分段线性函数，并计算此类函数的拉德马赫复杂度。为防止批量归一化（BN）层反复缩放拉德马赫复杂度而使网络比较失效，利用BN层的方差来近似拉德马赫复杂度。最后，通过8位量化对选定的模型进行压缩，以便在移动设备上部署。该方法仅需0.51个GPU小时即可达到99.42%的准确率，...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项基于零样本神经架构搜索的锂电池故障诊断技术具有重要的工程应用价值。该技术通过Rademacher复杂度理论自动优化神经网络结构，在0.51 GPU小时内即可达到99.42%的诊断准确率，这为我们大规模储能电站的智能运维提供了高效解决方案。 该技术的核心优势在于三...
考虑预测不确定性的电池储能系统最优管理以实现削峰和电池健康
Optimal BESS Management for Peak Load Shaving and Battery Health Under Prediction Uncertainty
Lixin Li · Tim Kappler · Bernhard Schwarz · Nina Munzke 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
在现代电力系统中，为缓解可再生能源出力波动，部署电池储能系统（BESS）日益重要。然而，可再生能源与负荷预测的不确定性给BESS运行优化带来挑战。本文提出一种新颖的随机模型预测控制（SMPC）框架，兼顾削峰负荷与电池健康，并有效应对预测不确定性。该框架采用长短期记忆（LSTM）神经网络进行预测，并结合约束收紧技术构建滚动时域随机优化问题。基于德国某企业负荷数据的仿真结果表明，相比传统模型预测控制（MPC），该方法额外降低峰值取电功率99 kW（5.8%），验证了其处理不确定性的优势。
解读: 该SMPC框架对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的LSTM预测结合约束收紧技术可直接集成到iSolarCloud云平台的智能调度模块，提升储能系统在工商业削峰场景下的经济性。相比传统MPC额外降低5.8%峰值功率的效果，可优化ST2236/250...
利用协同效应实现能源灵活运行的电解制氢：基于电池储能系统的可再生能源购电协议采购在可再生氢生产中的技术经济分析
Leveraging synergies for energy-flexible operated electrolysis: A techno-economic analysis of power purchase agreement procurement with battery energy storage systems for renewable hydrogen production
Robert Förster · Niklas Eiser · Matthias Kaiser · Hans Ulrich Buhl · Applied Energy · 2025年9月 · Vol.393
摘要 为缓解气候变化日益严重的不利影响，政策制定者积极推动以可再生氢替代化石能源。然而，考虑到市场供应、采购成本以及为生产可再生氢而获取可再生电力所面临的严格监管要求，欧盟（EU）的电解制氢运营商正面临重大挑战。通过购电协议（PPA）接入可再生能源并结合电池储能系统（BESS），对并网型能源灵活运行的可再生氢电解系统进行智能化设计与运行，可能是克服这些挑战的关键。为拓展现有研究文献，本文评估了在符合欧盟监管框架的前提下，PPA采购策略与BESS配置对可再生氢平准化成本（LCOH）的相互影响。基于...
解读: 该研究验证了储能系统在可再生能源制氢中的经济价值,与阳光电源ST系列PCS及PowerTitan储能方案高度契合。通过BESS平抑风光PPA电价波动、降低绿氢LCOH的结论,为我司储能系统在电解制氢场景提供应用依据。研究提出的BESS容量优化方法可指导ST系列产品配置策略,梯次电池应用分析为储能系统...
用于缓解可调容量差异的分布式均衡分组功率控制
Distributed Balanced Grouping Power Control for Battery Energy Storage Systems to Mitigate Adjustable Capacity Discrepancy
Yang Yu · Boxiao Wang · Menglu Li · Tingyan Lv 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年4月
摘要：电池储能系统（BESS）的传统分组控制策略常常面临可调容量差异（ACD）问题，同时存在运行速度和精度降低的情况，尤其是在存在延迟的环境中。为应对这些挑战，本文提出了一种基于二分分组的电池储能系统分布式分组功率控制策略。首先，分析了电池储能系统中电池组（BG）可调容量差异的成因。建立了可调容量差异评估模型，以研究电池组之间的有限竞争关系，并引入了一种新的电池储能系统分组分配机制。其次，采用归一化变换矩阵，将二分一致性算法（BCA）应用于功率控制。通过对拉普拉斯矩阵进行改进，以压缩延迟并提高迭...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，该论文提出的分布式平衡分组功率控制策略具有重要的工程应用价值。当前我司大规模储能系统普遍采用多组电池并联运行架构，论文所指出的"可调容量差异"(ACD)问题在实际项目中确实存在——不同电池组因老化程度、温度分布、初始荷电状态差异导致的可用容量不均衡，会直接影响系统整体...
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