張敏吉， 梁嘉， 孫洋洲，凌志斌

(1.中海油研究總院新能源研究中心，北京市100015；2. 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海市 200240)

分布式風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)可用性分析

張敏吉1， 梁嘉1， 孫洋洲1，凌志斌2

(1.中海油研究總院新能源研究中心，北京市100015；2. 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海市 200240)

以內(nèi)蒙古某一實(shí)際分布式風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行效果為基礎(chǔ)，對影響其可用性的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示：能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮功率補(bǔ)償控制以抵消儲能系統(tǒng)內(nèi)部功率損耗；功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power conversion system，PCS)的響應(yīng)時間對系統(tǒng)性能具有重要影響，控制算法的功率指令周期需與PCS響應(yīng)時間匹配；儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局也對儲能系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性有著重要影響。風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)可用性對其實(shí)際推廣應(yīng)用具有重要影響，該文對影響風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的解決方法，為風(fēng)儲系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用提供參考。

風(fēng)儲系統(tǒng)；能量管理系統(tǒng)；功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)響應(yīng)時間；溫度控制設(shè)計(jì)

0 引 言

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視[1]。但風(fēng)能隨機(jī)波動的特點(diǎn)，造成風(fēng)電出力的頻繁波動，使電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰壓力加大，成為長期困擾風(fēng)電并網(wǎng)的主要難題[2]。

我國的棄風(fēng)限電首次出現(xiàn)于2010年，此后棄風(fēng)從零星現(xiàn)象快速擴(kuò)散，2012年的情況最為嚴(yán)重，棄風(fēng)率達(dá)17%。之后隨著政府出臺一系列政策鼓勵風(fēng)電并網(wǎng)消納，我國棄風(fēng)率2013年上半年降至13.5%， 2014年上半年進(jìn)一步降至8.5%。2015年7月，國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，上半年全國平均棄風(fēng)率為15.2%，風(fēng)電棄電量達(dá)175億 kW·h，同比增加101億 kW·h，造成經(jīng)濟(jì)損失接近87億元，創(chuàng)3年來同期新高。2015年上半年棄風(fēng)限電主要集中在蒙西(棄風(fēng)率20%)、甘肅(棄風(fēng)率31%)和新疆(棄風(fēng)率28.82%)。

將電池儲能系統(tǒng)與風(fēng)電結(jié)合，可以平滑機(jī)組輸出、提高風(fēng)電輸出與預(yù)測的置信度、提高風(fēng)電可調(diào)度性及實(shí)現(xiàn)峰值轉(zhuǎn)移，有效改善風(fēng)電對電網(wǎng)的影響[3-4]。國內(nèi)外對電池儲能技術(shù)在風(fēng)電上的應(yīng)用均十分關(guān)注。

國內(nèi)，2011年國家電網(wǎng)在張北投運(yùn)的20 MW電池儲能站(一期)主要定位于配合風(fēng)電和光伏接入[5]。2013年在國電龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電場投運(yùn)的 5 MW/10 (MW·h)全釩液流電池儲能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)配合風(fēng)電接入的功能[6-7]。國外儲能技術(shù)與風(fēng)電的配合應(yīng)用更早[8]。2005年日本住友電工開發(fā)的4 MW/ 6 (MW·h)全釩液流儲能電池系統(tǒng)安裝在北海道的30 MW風(fēng)電場示范運(yùn)行。2008年日本風(fēng)電開發(fā)公司在Rokksasho 51 MW風(fēng)電場安裝了34 MW/1 169.6 (MW·h)的鈉硫電池以平抑風(fēng)電場輸出功率。挪威國家石油公司自2009年開始測試鋰電池配合離岸風(fēng)電，2015年公布將于2018年在蘇格蘭彼得岬外海，為15臺6 MW漂浮式離岸風(fēng)電場安裝15 MW/15 (MW·h)的鋰電池儲能系統(tǒng)。2016年美國圣地亞哥電力公司實(shí)施2 MW/8 (MW·h)全釩液流電池儲能項(xiàng)目，以響應(yīng)加利福尼亞州提出的2020年要導(dǎo)入高達(dá)33%可再生能源的目標(biāo)。

儲能技術(shù)與風(fēng)電的配合方式有集中式和分布式2種，上述儲能電站均屬于集中式儲能，集中采取溫度控制措施、方便管理和維護(hù)。但集中式儲能占地大，需要規(guī)劃集中的建設(shè)場地，其建設(shè)涉及征地和審批方面的工作。

分布式儲能則可以在風(fēng)機(jī)旁就地布置，聯(lián)合協(xié)調(diào)控制，具有控制靈活的優(yōu)點(diǎn)，同時在一定程度上克服了集中儲能需要征地和審批的不足。目前相關(guān)的研究和示范工作多針對集中式儲能展開，對分布式儲能的應(yīng)用及其應(yīng)用中的問題則鮮見論述。本文針對分布式儲能工程應(yīng)用中對可用性影響的因素進(jìn)行分析探討，供相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)參考。

1 分布式風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)

分布式風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)是1臺風(fēng)機(jī)配置1套儲能系統(tǒng)，或者幾臺風(fēng)機(jī)配置1套儲能系統(tǒng)，單套儲能系統(tǒng)容量相對要求較小，從物理位置上講屬于分布式儲能[9-10]。

分布式風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)以單臺或幾臺風(fēng)機(jī)為直接控制對象，以風(fēng)電場整體優(yōu)化為目標(biāo)，其配置、安裝和控制方式較為靈活，通過多系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)控制可以最大程度降低風(fēng)電場內(nèi)部線損，在單臺風(fēng)機(jī)或單臺儲能系統(tǒng)發(fā)生故障時可以進(jìn)行協(xié)調(diào)邏輯的重組，以繼續(xù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)運(yùn)行，但其協(xié)調(diào)控制較為復(fù)雜，整體協(xié)調(diào)控制要求高。由于每臺儲能系統(tǒng)均需獨(dú)立的測量和控制系統(tǒng)，單位容量成本較高[11]。

從原理上講，1機(jī)1儲配置的電氣連接既可采用交流側(cè)并聯(lián)，也可采用直流側(cè)并聯(lián)。交流側(cè)并聯(lián)時，風(fēng)機(jī)與儲能系統(tǒng)之間的控制系統(tǒng)相互解耦，實(shí)現(xiàn)方便，也是目前技術(shù)上較為成熟的方式。1機(jī)1儲的分布式儲能系統(tǒng)的安裝既可以采用集裝箱形式在風(fēng)機(jī)旁就近安置，也可以將儲能系統(tǒng)置于風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)部。其中前者更具有模塊化思路，工程實(shí)施方便；后者需要風(fēng)機(jī)廠商與儲能廠商的配合，目前尚未見實(shí)用。

在內(nèi)蒙古某49.5 MW風(fēng)電場選取1臺風(fēng)機(jī)實(shí)施的分布式1機(jī)1儲項(xiàng)目即采用交流690 V側(cè)并聯(lián)，單臺風(fēng)機(jī)容量為1.5 MW，儲能集裝箱在風(fēng)機(jī)旁就近安裝，容量為500 kW×2 h。項(xiàng)目于2015年5月成功投運(yùn)。在實(shí)施過程中曾遇到因控制策略對實(shí)際系統(tǒng)功率損耗考慮不足導(dǎo)致電池荷電狀態(tài)(state of charge, SOC)不斷降低以致于最終無法運(yùn)行，控制周期設(shè)計(jì)不合理反致整個系統(tǒng)功率波動增加，溫度控制(簡稱溫控)系統(tǒng)氣流路徑設(shè)計(jì)不合理造成電池溫差過大等問題，這些控制和設(shè)計(jì)因素直接影響到風(fēng)儲系統(tǒng)的可用性，值得相關(guān)技術(shù)人員加以關(guān)注。

2 風(fēng)儲能量管理系統(tǒng)控制策略對可用性的影響

能量管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)實(shí)時采集電網(wǎng)信息并從電池管理系統(tǒng)(battery management system， BMS)獲取電池信息以實(shí)現(xiàn)風(fēng)儲系統(tǒng)的頂層控制功能?？刂撇呗訹12-13]包括5個控制策略和電池保護(hù)部分，即削峰填谷、計(jì)劃跟蹤、平滑功率、調(diào)壓、調(diào)頻和電池保護(hù)。圖1為風(fēng)儲EMS就地控制結(jié)構(gòu)框圖。無論風(fēng)儲EMS的控制目標(biāo)如何，其通過指令直接調(diào)節(jié)的僅是功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power conversion system， PCS)的有功功率和無功功率，直接改變的是風(fēng)電機(jī)組低壓側(cè)的有功、無功功率和頻率。

圖1 風(fēng)儲系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖

在EMS就地控制系統(tǒng)中，將匯流點(diǎn)三相電壓、電流進(jìn)行P/Q分解，得到風(fēng)電機(jī)組和儲能系統(tǒng)整體輸出的有功和無功功率，其中測量計(jì)算得到的有功功率作為功率平滑、削峰填谷、計(jì)劃跟蹤控制的主要依據(jù)，無功功率作為無功補(bǔ)償(電壓調(diào)整)的主要依據(jù)。將三相電壓信號進(jìn)行頻率提取，作為緊急調(diào)頻情況下有功功率輸出控制的主要依據(jù)。其控制策略框圖如圖2所示。

圖2 EMS控制策略框圖

上述控制策略原理簡單，但根據(jù)理想情況設(shè)計(jì)的控制策略在實(shí)際應(yīng)用中卻無法正常運(yùn)行。在各種理想的控制策略中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是使得交流側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的充放電能量保持平衡，即能量積分為0。而儲能系統(tǒng)充放電運(yùn)行過程中，電池、BMS、PCS、EMS、溫控系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等均有能量損耗，上述能量損耗均發(fā)生在并網(wǎng)點(diǎn)以下(直流側(cè)或者PCS上)，能量的損耗體現(xiàn)為內(nèi)耗。僅考慮理想條件的控制策略無法使得能量的損失從電網(wǎng)得到補(bǔ)充，結(jié)果導(dǎo)致隨著運(yùn)行時間的增加，電池SOC不斷下降。SOC下降速度與電池充放電效率和PCS效率直接相關(guān)。

項(xiàng)目實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，如控制策略不考慮儲能系統(tǒng)的功率損耗，運(yùn)行24 h后2臺儲能集裝箱內(nèi)的電池SOC均下降了20%左右。

為確保風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)能夠長期可靠地運(yùn)行，同時考慮到SOC估算誤差通常較大的實(shí)際情況[14]，本文采取輔助措施將SOC的運(yùn)行范圍限制在一個以50%為中心的較窄區(qū)間內(nèi)以避免電池SOC上下越限。采取的措施如下詳述。

(1)在理想控制策略輸出指令的基礎(chǔ)上選擇性地附加功率偏置。由于電池充放電和PCS運(yùn)行的能量損耗對電池SOC大小的影響是單方向的(使得SOC減小)，因此當(dāng)電池SOC在50%以上時，直接將理想控制策略的輸出指令作為控制PCS的指令。此時利用電池和PCS本身的功率損耗使得儲能系統(tǒng)SOC向著50%運(yùn)行。當(dāng)電池SOC低于50%時，在理想控制策略輸出指令的基礎(chǔ)上附加使電池SOC向上的充電功率偏置，此功率偏置應(yīng)大于電池和PCS的損耗，以保證SOC向著50%運(yùn)行。

(2)對偏置功率大小設(shè)置限值。為保證附加的偏置功率不會對原控制策略指令產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對偏置功率設(shè)置了上限值。

3 功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)響應(yīng)速度對可用性的影響

PCS接受來自EMS的功率指令并執(zhí)行，儲能系統(tǒng)的功率輸入輸出均通過PCS進(jìn)行。EMS系統(tǒng)的控制速度由采樣速度、EMS控制算法速度和PCS的指令響應(yīng)速度共同決定。在實(shí)際工程中，PCS的指令響應(yīng)速度低于前兩者，對風(fēng)儲系統(tǒng)控制策略的運(yùn)行效果有著至關(guān)重要的影響。

PCS指令響應(yīng)時間由EMS與PCS之間的通訊延遲時間、PCS功率控制環(huán)執(zhí)行時間構(gòu)成。后者通常為幾到幾十ms，EMS與PCS之間的通訊延遲時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者。

為掌握PCS的響應(yīng)情況，本文對PCS進(jìn)行了功率指令跟蹤測試。測試中以通信指令的形式按照正弦變化規(guī)律給定有功功率，正弦變化周期為15，30，60，90和120 s。指令功率的正弦變化周期為30 s時，指令功率和測得的PCS實(shí)際輸出功率的曲線如圖3所示。

圖3 測試周期為30 s時的功率跟蹤波形

由圖3可知，PCS對EMS的功率指令的響應(yīng)存在明顯的滯后，滯后時間約為1 s左右，且存在一定的抖動。上述滯后導(dǎo)致風(fēng)儲系統(tǒng)對快速的功率波動無法有效平抑，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致風(fēng)儲系統(tǒng)總功率波動的增加。在內(nèi)蒙古某風(fēng)電場風(fēng)儲系統(tǒng)調(diào)試階段實(shí)測得到的風(fēng)機(jī)功率波動情況即是如此。實(shí)測得到的風(fēng)機(jī)功率波形和風(fēng)-儲總功率波動如圖4所示。

圖4中，功率方向以風(fēng)-儲吸收電能為正，以風(fēng)-儲向外放出電能為負(fù)，故圖中顯示風(fēng)機(jī)輸出功率為負(fù)值。圖4對應(yīng)的測試中，平滑功率控制算法按照

圖4 風(fēng)儲系統(tǒng)調(diào)試中實(shí)測功率曲線

濾波時間常數(shù)為10 min計(jì)算出對PCS的功率指令直接發(fā)送給PCS，電壓、電流等信號的采樣速率為 10 kbit/s，時間窗口長度為900 s。圖中對比可見運(yùn)行平滑功率策略后功率波動更加嚴(yán)重。

為解決上述不但無法平抑風(fēng)功率波動反而造成總波動增加的問題，在后續(xù)調(diào)試過程中，將功率平滑控制算法的控制周期增加到約PCS響應(yīng)時間的2倍，約2 s，即控制算法的功率指令每間隔2 s給PCS 發(fā)送1次，得到功率平滑效果如圖5所示。

圖5 風(fēng)儲系統(tǒng)功率平滑曲線

由圖5可知，風(fēng)機(jī)功率波動峰值為900 kW，平滑后的功率波動峰值降為425 kW，消除波動達(dá)52.8%，平抑效果較為明顯。控制算法周期為2 s時對應(yīng)控制環(huán)路帶寬為0.5 Hz。根據(jù)香農(nóng)定理，可以分析并濾除的功率信號的頻率不高于0.2 Hz。實(shí)際工程中可以起到功率平滑效果的頻率要低于該理想情況下的頻率，本文實(shí)測顯示，對于0.1 Hz的功率波動具有平抑的效果，對于0.1 Hz以上的高頻功率波動則無法消除。

儲能系統(tǒng)應(yīng)用中經(jīng)常提到緊急調(diào)頻和緊急調(diào)壓功能，值得注意的是上述2種功能的實(shí)現(xiàn)需要儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓和頻率的變化具有ms級的響應(yīng)速度。以本文PCS的響應(yīng)速度，顯然無法實(shí)現(xiàn)緊急調(diào)頻和緊急調(diào)壓功能。根據(jù)本文調(diào)研，大多數(shù)商業(yè)化儲能PCS的響應(yīng)速度都無法滿足上述功能的要求，這值得儲能系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)人員加以關(guān)注。

4 儲能集裝箱結(jié)構(gòu)和布局對可用性的影響

對于集中式儲能而言，儲能系統(tǒng)位于建筑物內(nèi)，空間相對寬松，溫度控制由建筑物的暖通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。本文1機(jī)1儲的風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)采用集裝箱式設(shè)計(jì)，儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計(jì)不僅影響儲能集裝箱的強(qiáng)度、系統(tǒng)的運(yùn)輸和維護(hù)，也與儲能系統(tǒng)的溫度管理密切相關(guān)[15]。

圖6所示為儲能集裝箱俯視圖。儲能電池、PCS和EMS布置于儲能集裝箱內(nèi)。儲能電池4組并聯(lián)，全部布置于集裝箱右側(cè)(以進(jìn)門為正方向)，左側(cè)空間保留為走道，供巡視和維修使用。由于儲能電池是儲能系統(tǒng)中體積最大、質(zhì)量最重的部件，本文中采取的不對稱布局使儲能系統(tǒng)重心偏右、偏高，對儲能系統(tǒng)的運(yùn)輸安全不利，中心偏右使得安裝時左右地基受力不均，提高了對地基強(qiáng)度的要求。

圖6 儲能集裝箱俯視布局圖

內(nèi)蒙古夏季溫度早晚溫差大，白天最高溫度可達(dá)30 ℃，但時間短,冬季氣溫可低至零下40 ℃。為針對性地改善儲能集裝箱的溫控效果，該風(fēng)電場溫度控制采取了夏季空冷、冬季加熱的方式，同時對集裝箱內(nèi)部的散熱氣流路徑和加熱氣流路徑進(jìn)行了不同的設(shè)計(jì)。

夏天散熱模式時，集裝箱側(cè)壁上方的帶風(fēng)扇可開閉出風(fēng)口開啟，同時電池底部帶風(fēng)扇可開閉擋風(fēng)板關(guān)閉，強(qiáng)迫外部空氣向上通過儲能電池的間隙，起到強(qiáng)制散熱的作用，氣流路徑如圖7所示。

圖7 儲能集裝箱散熱氣流路徑示意圖

冬季加熱模式時，電池下方的帶風(fēng)扇可開閉擋風(fēng)板開啟，右下側(cè)進(jìn)風(fēng)口和左上側(cè)的帶風(fēng)扇可開閉出風(fēng)口關(guān)閉，強(qiáng)迫熱風(fēng)進(jìn)行順時針循環(huán)，起到強(qiáng)制均勻加熱的效果，氣流路徑如圖8所示。

圖8 儲能集裝箱改善后加熱氣流示意圖

除此以外，針對我國北方風(fēng)沙大的特點(diǎn)，對儲能集裝箱進(jìn)風(fēng)口采取了多層濾網(wǎng)的防風(fēng)沙設(shè)計(jì)。經(jīng)過在內(nèi)蒙古某風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行，經(jīng)歷了當(dāng)?shù)叵奶旖?0 ℃的氣溫，秋天的風(fēng)沙和冬天零下30 ℃的嚴(yán)寒，電池溫度維持在15～35 ℃，電池間溫差不大于5 ℃。實(shí)踐證明上述設(shè)計(jì)對內(nèi)部設(shè)備起到了良好的防護(hù)作用，保證了電池儲能系統(tǒng)對環(huán)境溫度和條件的適應(yīng)能力，同時集裝箱式設(shè)計(jì)極大地簡化了現(xiàn)場施工，利于設(shè)備的維護(hù)。

5 結(jié) 論

在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)的過程中，除了著眼于基本的控制策略功能實(shí)現(xiàn)以外，還需對其他影響系統(tǒng)可用性的因素加以關(guān)注。

(1)為避免電池、PCS、BMS、EMS、溫控系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的能量損耗導(dǎo)致儲能系統(tǒng)的能量持續(xù)降低，在風(fēng)儲能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中需要對上述損耗加以補(bǔ)償，選擇性功率偏置可以起到良好的效果。

(2)PCS的指令響應(yīng)速度對風(fēng)儲系統(tǒng)控制策略的運(yùn)行效果有著至關(guān)重要的影響。PCS響應(yīng)速度較低時，功率平滑效果將受到影響，如果與EMS指令周期配合不當(dāng)甚至?xí)m得其反。EMS指令周期需大于PCS的響應(yīng)時間。

(3)風(fēng)電-電池儲能系統(tǒng)采用集裝箱式設(shè)計(jì)極大方便了儲能系統(tǒng)運(yùn)輸、施工和維護(hù)。儲能系統(tǒng)的溫控管理設(shè)計(jì)需要對散熱氣流和加熱氣流路徑分別加以考慮方可起到良好的熱管理效果。

[1]呂靖峰. 我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展及政策研究[D]. 北京：中央民族大學(xué)，2013. LYU Jingfeng. China’s wind energy industry development and policy research[D]. Beijing: Minzu University of China, 2013.

[2]葉季蕾，薛金花，王偉，等. 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J].中國電力，2014,47(3)：1-5. YE Jilei, XUE Jinhua, WANG Wei, et al. Application of energy storage technology and its prospect in power system[J]. Electric Power, 2014, 47(3): 1-5.

[3]江全元，龔裕仲.儲能技術(shù)輔助風(fēng)電并網(wǎng)控制的應(yīng)用綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2015,39(12)：3360-3368. JIANG Quanyuan, GONG Yuzhong. Review of wind power integration control with energy storage technology[J]. Power System Technology, 2015, 39(12): 3360-3368.

[4]張麗英，葉廷路，辛耀中，等，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問題及措施[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報，2010, 30(25): 1-9. ZHANG Liying, YE Tinglu, XIN Yaozhong. Problems and measures of power grid accommodating large scale wind power[J]. Proceedings of the CSEE, 2010, 30(25): 1-9.

[5]高明杰，惠東，高宗和，等. 國家風(fēng)光儲輸示范工程介紹及其典型運(yùn)行模式分析[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2013，37(1): 59-64. GAO Mingjie, HUI dong, GAO Zonghe, et al. National wind and solar power storage and transportation project is introduced and its typical operation mode analysis[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013,37(1): 59-64.

[6]張華民，王曉麗. 全釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展[J].儲能科學(xué)與技術(shù)，2013,2(3)：281-288. ZHANG Huamin, WANG Xiaoli. Recent progress on vanadium flow battery technologies[J]. Energy Storage Science and Technology, 2013,2(3): 281-288.

[7]劉宗浩，張華民，高素軍，等. 風(fēng)場配套用全球最大全釩液流電池儲能系統(tǒng)[J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2014，3(1)：71-77. LIU Zonghao, ZHANG huamin, GAO Sujun, et al. The world’s largest all-vanadium redox flow battery energy storage system for a wind farm[J]. Energy Storage Science and Technology, 2014, 3(1): 71-77.

[8]張宇，張華民. 電力系統(tǒng)儲能及全釩液流電池的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 新能源進(jìn)展,2013,1(1):106-113. ZHANG Yu, ZHANG Huamin. Progress in the application of power system energy storage and all vanadium redox flow battery[J]. New Energy Development, 2013,1(1):106-113.

[9]聶晶鑫. 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術(shù)的研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2011. NIE Jingxin. Energy storage technology research in wind power generation system [D]. Chengdu: Southwest Jiao Tong University, 2011.

[10]梁嘉，張敏吉，孫洋洲，等. 分布式風(fēng)儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014,30(7): 73-76. LIANG jia, ZHANG Minji, SUN Yangzhou, et al. Design of distributed wind turbine-energy storage system[J]. Power System and Clean Energy, 2014,30 (7): 73-76.

[11]孫洋洲，梁嘉，張敏吉，等. 分布式風(fēng)儲系統(tǒng)監(jiān)控后臺設(shè)計(jì)[J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2016，5(4):1-7. SUN Yangzhou, LIANG Jia, ZHANG Minji. Monitor system design of distributed wind turbine-energy storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(4):1-7.

[12]靳文濤，馬會萌，謝志佳. 電池儲能系統(tǒng)平滑風(fēng)電功率控制策略[J].電力建設(shè)，2012，33(7)：7-11.

JIN Wentao, MA Huimeng, XIE Zhijia. Wind power smoothing control strategy of battery energy storage system[J]. Electric Power Construction, 2012, 33(7): 7-11.

[13]許守平，李相俊，惠東. 大規(guī)模電化學(xué)儲能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及示范應(yīng)用綜述[J].電力建設(shè), 2013，34(7)：73-80. XU Shouping, LI Xiangjun, HUI Dong. A review of development and demonstration application of large-scale electrochemical energy storage[J]. Electric Power Construction, 2013，34(7)：73-80.

[14]萬獎獎. 礴酸鐵鋰電池組SOC動態(tài)估算策略及其均衡技術(shù)的研究[D]. 上海：上海交通大學(xué)，2011. WAN Jiangjiang. The research on strategy and equalization estimation of SOC in lithium iron phosphate group [D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2011.

[15]張子峰，王林，陳東紅，等. 集裝箱儲能系統(tǒng)散熱及抗震性研究[J]. 儲能科學(xué)與技術(shù)，2013，2(6):642-648. ZHANG Zifeng, WANG Lin, CHEN Donghong, et al. Research on heat dissipation and seismic resistance of container storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2013, 2(6): 642-648.

梁 嘉(1984)，男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)楣夥δ?、集成技術(shù)研發(fā)等；

孫洋洲(1978)，男，碩士，教授級高級工程師，主要研究方向?yàn)樘柲茈姵?、電池儲能技術(shù)等；

凌志斌(1976)，男，副教授，主要研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電、電池儲能技術(shù)等。

(編輯 張小飛)

Availability of Distributed Wind Power-Battery Energy Storage System

ZHANG Minji1, LIANG Jia1, SUN Yangzhou1, LING Zhibin2

(1.New Energy Research Center of CNOOC Research Institute , Beijing 100015, China; 2.School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

Based on the design and operation of a real wind power-battery energy storage system, this paper analyzes the key factors that affect its availability. The results show that: the design of energy management system should consider the power compensation control to offset the internal power loss of the energy storage system; the response time of power conversion system (PCS) has the important influence on the system performance, so the power instruction cycle of control algorithm should be designed according to the response time of PCS; the structure and layout of the energy storage system have important influence on its environmental adaptability. The availability of wind power-battery energy storage system has important influence on its practical application. This paper proposes the corresponding solutions for the application of wind power-battery energy storage system, which can provide reference for the popularization and application of wind storage system.

wind storage system; energy management system; power conversion system (PCS) response time; temperature control design

中海油總公司科技項(xiàng)目(ZHKY-2012-ZY-XNY-01)

TM 614

A

1000-7229(2016)11-0029-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.11.005

2016-06-29

張敏吉(1979)，男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)樘柲茈姵?、儲能技術(shù)及項(xiàng)目管理等；