一种多时间尺度动态仿真中电池储能系统模型的构建方法

摘要

本发明提供一种多时间尺度动态仿真中电池储能系统模型的构建方法，包括以下步骤：构建储能电池模型，并确定储能电池的输出电压V_dc(t)和电流I_dc(t)；将电网频率f及风电与光伏的有功功率之和P_PV+wind输入到并网控制系统模型，得到其输出功率目标值P_ref；将V_dc(t)、I_dc(t)和P_ref输入到换流器及其控制系统，得到交流侧电流d轴分量I_d和q轴分量I_q。本发明提供的方法使得从机电暂态过程到中长期的动态过程具有连续性，满足了电力系统机电暂态及中长期动态的多时间尺度仿真要求。

主权项

一种多时间尺度动态仿真中电池储能系统模型的构建方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：构建储能电池模型，并确定储能电池的输出电压V_dc(t)和电流I_dc(t)；步骤2：将电网频率f及风电与光伏的有功功率之和P_PV+wind输入到并网控制系统模型，得到其输出功率目标值P_ref；步骤3：将V_dc(t)、I_dc(t)和P_ref输入到换流器及其控制系统，得到交流侧电流d轴分量I_d和q轴分量I_q；所述步骤1的储能电池模型中，单体储能电池在t时刻的输出电压V_dc′(t)表示为：V_dc′(t)＝V₀‑K_ET(1‑SOC(t))其中，V₀为电池荷电状态为1时的开路电压；K_E为经验系数，随单体储能电池规格不同而不同；T为单体储能电池的绝对温度，且T＝273+θ，θ是单体储能电池的温度；SOC(t)为t时刻单体储能电池的荷电状态，其表示为：$SOC\left(t\right)=SOC(t-\Delta t)+\eta \underset{t-\Delta t}{\overset{t}{\int }}P(t-\Delta t)dt/S_{MWh}$其中，SOC(t‑Δt)为t‑Δt时刻单体储能电池的荷电状态；P(t)为t时刻单体储能电池输出功率；S_MWh为电池的安培容量，单位为MWh；η为增益系数，其表示为：$\eta =\frac{k_T{k}_1}{k_l}$其中，k_T为温度修正系数，k₁为单体储能电池的充放电效率，k_l为容量修正系数；于是，储能电池在t时刻的输出电压V_dc(t)和电流I_dc(t)分别表示为：V_dc(t)＝N_se×V_dc′(t)$I_{dc}\left(t\right)=\frac{V_{dc}\left(t\right)}{R}$其中，N_se为单体储能电池的串联个数；R为储能电池组的电阻，其表示为：$R=\frac{N_{se}·R^{\prime }}{N_{sh}}$其中，N_sh为单体储能电池的并联个数；R′为单体储能电池的电阻，其表示为：$R^{\prime }=R_0+\frac{R_1}{{\mathrm{SOC}}^k}$其中，R₀为单体储能电池的等值欧姆电阻，R₁为单体储能电池在荷电状态为1下的等值极化电阻，k为荷电状态的次方系数，通过电池制造厂家提供的图表确定。