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电气技术与经济/产品与解决方案

基于电池储能系统支撑电网黑启动策略研究

王凯星薛瑞斌

（福建火炬电子科技股份有限公司）

摘要：随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，如何解决电网停电和恢复稳定受到越来越

多的关注。电池储能系统（BatteryEnergyStorageSystem，BESS）能够平衡光伏系统出力随机性和在

大停电事故发生时帮助恢复供电，成为现代电网解决方案。本文研究BESS对提高电网黑启动能力的

贡献，评估在意外扰动发生后BESS在平滑与电压和频率变化相关的波动和扰动方面的作用，基于

IEEE33节点测试网络进行了仿真研究，以评估BESS在黑启动期间恢复功率和减少干扰的动态性能。

结果表明，通过使用BESS参与电网黑启动，保证了网络中全部负荷的正常用电。

关键词：电池储能系统；黑启动；电压和频率干扰

0引言等效简化模型更为直观地描述和模拟电池储能系统的

大规模可再生能源供应的不确定性导致电网停电充放电状态。如图1所示为电池储能系统的等效电路

以及电压和频率干扰的风险不断增加，这将给经济发模型。

展和人们的日常生活带来不利影响[12]。国内外许多内阻balt

+

研究侧重于可再生能源与BESS在电力系统中的作用，

针对黑启动期间电力系统的恢复情况以及BESS对维受控

持电力系统频率和电压稳定的贡献。文献［3］针对电压源Vbat

微电网黑启动电源的容量和出力不足导致的系统频率

和电压失稳问题，提出采用锂电池-铅酸电池混合储

充电电压Echarge

能系统作为光储型微电网黑启动电源的协调控制方放电电压Edischarge

法。文献【4］将风电场、储能系统以及燃气轮机作

为黑启动单元组，通过前K最短路径法制定了黑启动图1电池储能系统等效电路模型

的恢复路径方案，并对系统的线路过电压问题及厂用电池储能系统等效电路模型中的受控电压源的充

负荷启动时的系统电压、频率问题进行了校验。文献放电电压大小如式（1）所示：

[5］提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动QQ

E。-K;一K(t)

策略，综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动i(t)+0.1QQ-i(t)

主电源，结合光伏发电系统多种运行状态，以网架串E+Aexp[-Bi(t)](1)

行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证，所提E-KKQ-i(t)

方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网Q-i(t)Q-i(t)

黑启动。+Aexp[-Bi(t)]

本文研究了BESS对促进黑启动的影响，分析了式中，E。为电池储能系统的恒定电压；K为极化

增加BESS有助于减少电压和频率干扰的影响，并设阻抗系数；Q为电池储能系统的容量；i*为动态电流；