儲能功率變換與並網技術

儲能是解決可再生能源高比例應用的手段，電池儲能係統由於其高能量密度和靈活、
方便的特點而得到快速發展，儲能功率轉換系統是電池介質與電網的接口，
承擔著對電池介質的管理、充放電控制與並網任務，
隨著儲能係統容量的擴大和對其功能需求的提升，儲能功率轉換系統也發生了一系列變革與創新。
《儲能功率變換與並網技術》針對儲能功率轉換系統，深入探討儲能在用戶側、
電源側和電網側應用場景下，功率轉換系統的拓撲結構、效率提升、
優化設計與控制、並聯擴容運行等問題，研究功率轉換系統對電池介質的管理與控制、
對大電網的支撐、對分佈式電源接入微電網的支持等技術。
具體內容包括單級式和雙級式儲能功率轉換系統、高壓直掛鍊式儲能功率轉換系統、
基於MMC的儲能功率轉換系統、風光儲集成功率轉換系統和儲能係統的虛擬同步控制等，
從拓撲結構創新、參數優化設計、新型控制策略到系統運行控制，
對關鍵技術問題進行了系統地分析論證、仿真和物理實驗研究，同時給出了大量應用案例。

目錄
《智能電網研究與應用叢書》序
前言
第1章緒論1
1.1儲能係統概述1
1.2電池儲能係統3
1.3電池儲能功率變換系統與並網控制7
1.4本書的內容14
參考文獻15

第2章低壓電池儲能功率轉換系統17
2.1低壓儲能PCS主電路拓撲17
2.1.1單級式工頻隔離型儲能PCS拓撲17
2.1.2雙級式工頻隔離型儲能PCS拓撲19
2.1 .3雙級式中高頻隔離型儲能PCS 19
2.1.4儲能PCS擴容與儲能係統的大容量化20
2.2單級式儲能PCS 21
2.2.1儲能PCS並網變換器的數字驅動技術21
2.2.2儲能PCS三電平並網變換器的調製及其算法優化27
2.2.3儲能PCS的並網控制策略49
2.2.4儲能PCS離網運行控制策略63
2.3雙級式儲能PCS 66
2.3.1雙向隔離型DC/DC變換器66
2.3.2雙級式PCS控制策略及其優化82
2.3.3雙級式PCS實驗與測試88
2.4低壓儲能PCS的大容量化92
2.4.1儲能PCS並聯擴容技術93
2.4.2基於低壓PCS的大容量儲能係統97
參考文獻100

第3章高壓直掛鍊式儲能功率轉換系統102
3.1鍊式儲能PCS的控制策略及其優化102
3.1.1無變壓器高壓直掛鍊式儲能係統104
3.1.2 PCS控制策略105
3.1. 3控制策略的優化109
3.1.4鍊式儲能PCS控制策略仿真分析112
3.2電池側二次脈動電流的抑制115
3.2.1電池側電流諧波分析115
3.2.2採用濾波電感抑制電流諧波118
3.2.3採用雙向DC/DC抑制電流諧波118
3.3鍊式PCS的共模電流及其抑制121
3.3.1共模電流產生的機理121
3.3.2共模電流的抑制124
3.4模擬實驗125
3.4. 1實驗系統125
3.4.2實驗研究128
3.5高壓直掛鍊式儲能的優化設計141
3.5.1電池模塊容量及數量的確定141
3.5.2 H橋功率模塊數的優化設計142
3.6具有儲能功能的靜止同步補償器145
3.6.1 BS-STATCOM的拓撲結構及其演化過程145
3.6.2 BS-STATCOM的功率特性146
3.6.3類STATCOM控制策略及其功率特性148
3.6.4基於bangbang原理的新型控制策略150
3.6.5仿真分析152
3.7工程示範應用154
3.7.12 MW/2MWh/10kV系統設計154
3.7.22 MW/2MWh/10kV系統示範應用155
參考文獻158

第4章高壓直掛MMC儲能功率轉換系統161
4.1基於MMC的電池儲能係統161
4.1.1 MMC的基本控制策略161
4.1.2基於MMC的儲能PCS 165
4.2儲能型MMC換流器168
4.2.1運行工況分析168
4.2.2適應多工況的SOC均衡策略171
4.2.3交流電網短路故障保護178
4.2.4直流電網短路故障保護180
4.2.5仿真分析183
4.3實驗研究188
4.3.1實驗系統188
4.3.2實驗結果190
4.4一些討論197
參考文獻198

第5章儲能功率轉換系統的虛擬同步控制199
5.1發展歷程與研究現狀199
5.2虛擬同步控制策略及其優化200
5.2.1常規虛擬同步控制策略分析200
5.2.2虛擬同步控制結構的改進205
5.2.3基於電網強度的自適應虛擬同步控制策略209
5.3計及SOC的虛擬同步控制212
5.3.1荷電狀態對儲能係統的影響212
5.3.2基於SOC的調差係數自適應優化方法214
5.3.3基於SOC的轉動慣量自適應優化方法219
5.4實驗與驗證222
5.4.1硬件在環實時數字仿真平台簡介222
5.4.2常規與改進的虛擬同步控制對比實驗226
5.4.3計及SOC的虛擬同步控制實驗229
參考文獻233

第6章風光儲集成功率轉換系統235
6.1風儲一體化PCS 235
6.1.1基本拓撲結構235
6.1.2雙饋風儲一體化風電機組的協調控制策略242
6.1.3工程案例256
6.2光儲一體化PCS 266
6.2.1非隔離型光儲一體化PCS 266
6.2.2高頻隔離型儲能PCS 277
6.3大規模風光儲多控制環節綜合集成應用平台技術286
6.3.1變時間常數的濾波控制策略286
6.3.2混合儲能的協調控制技術288
6.3.3仿真分析291
參考文獻294