原文发表在《电力电容器与无功补偿》2024年第6期。
https://www.chndoi.org/Resolution/Handler?doi=10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2024.06.013
一种用于光储联动系统的复合型储能控制策略研究
程婷婷，王智高，范伟强
(西安高压电器研究院股份有限公司，西安 710077)
一 内容简介
针对光伏并网系统中输出功率随机性、波动性的特点，单一储能形式无法同时满足功率型、能量型二者共同的需求。本文提出一种基于超级电容器SOC值的复合储能控制策略，用于光伏发电系统，实现光伏输出平滑并网。首先，分析了复合储能对光伏并网稳定性的作用；其次详细介绍了基于超级电容器SOC值的复合储能控制策略；最后在Matlab/Simulink搭建仿真模型，对光伏平滑并网及恒功率并网进行仿真，仿真结果验证了复合储能控制策略的可行性，能够很好的配合光伏并网，在“平滑波动”和“削峰填谷”中作用突出。
二 主要内容
自“双碳”目标提出后，国家出台相关政策，大力发展光伏发电产业。储能具有平滑新能源发电波动和提高新能源发电利用率的作用，尤其在分布式光伏发电系统中发挥着重要作用。
目前，储能设备种类繁多，如蓄电池、飞轮储能、超级电容、液流储能、超导储能等，其中按照储能容量和功率密度可分为功率型和能量型两种类型。功率型储能的最大特征为功率密度较大，能够快速响应功率指令，但是其容量密度相对较小，充放电持续时间短；而能量密度较大的储能设备一般功率响应较慢，如化学储能设备和抽水储能等。目前，单独使用一种储能形式比较常见，比如单独使用蓄电池或者单独使用超级电容。但是在使用过程中，也暴露了一定的弊端，单独使用一种储能形式无法同时满足功率型、能量型二者共同的需求，无法满足有此类要求的市场需求，因此在这种情况下，基于储能协调技术的复合型储能系统就应运而生。复合型储能系统（也称为混合型储能系统，hybrid energy storage system，HESS）的关键就是把两种或多种类型的储能组合在一起形成复合型的储能系统，从而提高储能系统的功率密度、能量密度、使用寿命及各方面应用性能。将复合型储能应用于光伏并网系统中，可充分发挥复合型储能的特点，克服光伏发电的随机性、间歇性等问题，稳定并网功率，实现光伏发电大规模并网。这些有助于可再生能源的发展，对解决当前能源危机与环境污染问题具有重要的意义。
当前，复合型储能技术被广泛关注，有作者利用超前模糊控制策略，解决风电场未来时刻功率波动问题，提出的控制策略不仅能够降低风电并网波动越限概率，显著减少总输出功率与目标功率偏差值，而且能够使混合储能系统的电池荷电状态（state of charge，SOC）控制在合理范围内；有作者提出了基于功率外环加电流内环控制的控制策略，将蓄电池和超级电容结合应用于微电网中，提高微网的可靠性，缓解了电量供需的不平衡情况。
本文研究了基于超级电容器和锂电池的复合型储能技术，提出一种基于超级电容器SOC值的复合型储能控制策略。在Matlab仿真平台中，搭建额定输出40 kW的光伏发电模型，采用复合型储能控制策略，完成平滑功率并网和恒功率并网仿真；并且与单一电池作为储能单元的系统进行对比，仿真结果验证了复合型储能技术在光伏发电系统中的可行性和优越性。
1 复合储能对光伏并网稳定性的作用
2 复合储能控制策略
3 光储联动系统
4 仿真验证
4.1 平滑并网网功率仿真实验
4.2 恒功率输出仿真实验
三 结论
针对光伏并网系统中输出功率随机性、波动性的特点，本文提出一种基于超级电容器SOC值的复合储能控制策略，用于光伏发电系统，实现光伏输出平滑并网。通过仿真验证，采用单一电池储能也能实现光伏平滑并网和定功率并网两种模式，但工作期间输出功率波动大，电池会频繁充放电切换，降低电池的使用寿命，增加电池维护成本。而在复合型储能系统中，虽然增加的超级电容器及相关设备会增加一点成本，但超级电容器容量小，相对电池的成本较少，且配合使用后，电池的使用寿命会大大提升，从而降低电池维护成本。因此，仿真结果验证了复合型储能技术在光伏发电系统中的可行性和优越性。
作者简介
程婷婷（1986—），女，工程师，从事新能源技术工作。E-mail：371336003@qq.com。
王智高（1987—），男，工程师，从事新能源检测工作。
范伟强（1986—），男，高级工程师，从事新能源检测工作。
本文索引
程婷婷，王智高，范伟强. 一种用于光储联动系统的复合型储能控制策略研究[J]. 电力电容器与无功补偿，2024，45(6)：92-97.
CHENG Tingting，WANG Zhigao，FAN Weiqiang. Research on compound energy storage control strategy for PV-storage linkage system[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2024，45(6)：92-97.
功补偿》简介
《电力电容器与无功补偿》是我国电力电容器行业唯一公开发行的科技期刊。以其技术性强、信息快、发行广，在电工行业有着广泛的知名度和影响力。2015年、2018年连续2次入编中文核心期刊。自创刊以来，先后被《中国核心期刊（遴选）数据库》、中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）、《中国学术期刊（光盘版）》、中国期刊全文数据库（CJFD）、知网数据库、万方数据库、重庆维普资讯数据库等收录。《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据规范》首届《CAJ—CD规范》执行优秀期刊奖， 2016、2017年、2018年连续三年获第四届、第五届、第六届陕西省科技期刊优秀期刊奖。2021年获西部科技期刊联盟首届“西牛奖”十佳优秀中文科技期刊奖。
《电力电容器与无功补偿》原名《电力电容器》，1980年创刊。2007年经中华人民共和国新闻出版总署批复，陕西省新闻出版局批准，更名为《电力电容器与无功补偿》。主管、主办单位为中国西电集团有限公司，双月刊，邮发代号：52-13，国际标准连续出版物号为ISSN 1674-1757，国内统一连续出版物号为CN61-1468/TM。国内外公开发行。
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