基于滑动最小二乘算法和电池荷电状态的储能系统平滑控制策略

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1、第第第第第第第第第第第Vol.No.第第第AutomationofElectricPowerSystems,DOI:10.7500/AEPS20xxxxxxxxx基于滑动最小二乘算法和电池荷电状态的储能系统平滑控制策略1222谢涛，曹军威，高田，万宇鑫（1.北京工商大学计算机与信息工程学院北京100048；2.清华大学信息技术研究院北京100084）摘要:利用电池储能系统平滑间歇式电源的输出功率波动可以提高该类电源输出功率的稳定性。本文提出一种基于滑动最小二乘算法和电池荷电状态的电池储能系统实时控制策略，通过滑动最小二乘拟

2、合算法确定储能系统的功率输出量，并辅助以荷电状态和最大波动功率限制调节，从而有效降低平滑控制过程中电池的充放电深度。实验结果显示，与传统基于滤波算法的控制策略相比，在获得相同平滑效果的情况下，新的控制策略具有更小的荷电状态波动量，可以较大程度降低所需电池容量，并延长电池的寿命。关键词:间歇式电源；电池储能系统；平滑控制；滑动最小二乘算法；荷电状态0引言[11]改变传统对原始数据进行滤波获得参考功率的方式，实现了基于指数平滑方式的并网光伏电站功率风力发电、光伏发电等可再生能源发电的输出功平滑控制。文献[12]更多的在控制过程

3、中考虑了储能率会跟随外界变化而具有较大的波动性，随着在电网电池的状态，从而尽可能平滑功率波动的同时增强了中的渗透率提高，其对传统电网的安全性、稳定性、对电池持续工作状态的优化。文献[13-14]进一步采电能质量等多方面造成了冲击和影响，国内外都对此[1-2]用了模型预测控制实现平滑风电场的功率波动，在控进行了规范。在间歇性电源出口配置一定容量和制过程中加入了电池储能系统的容量和功率作为约功率的储能装置，可以有效抑制输出功率的波动及骤束。目前平滑控制多采用储能电池作为能量存储介变，提高并网稳定性和调度性，增强此类可再生能源[

4、3-4]质，而电池存在价格较高，使用寿命较短的缺点。电发电的可利用性。鉴于目前储能装置的成本较高，池的寿命主要是由充放电深度决定的，浅充浅放有助使用寿命较短，如何利用有限容量的储能系统平滑波[15]于延长电池的使用寿命，同时也意味着在平滑控动性功率输出，并保证储能系统的安全持续运行，对制过程中降低了对电池容量的需求，因此，研究有效控制提出了较高的要求。的控制策略实现在平滑控制过程中降低电池的充放文献[5]采用一阶低通滤波原理进行平滑控制，电深度具有重要的理论和工程意义。并加入了基于电池荷电状态（SOC）的反馈环节。之本文提

5、出基于最小二乘算法的平滑控制策略，通后，文献[6-8]将电池的SOC反馈到一阶低通滤波器过利用所提出的滑动最小二乘拟合算法获得并网功的时间常数中，其中文献[6-7]通过SOC值实时确定率参考值，所获得的并网功率参考值可作为局部功率滤波器的时间常数，文献[8]则根据SOC调整混合储补偿量的优化解，使充放电的深度和容量在统计意义能的出力值，保护充电电池。文献[9-10]研究采用加上最小化。兼顾平滑效果和对电池的保护控制，根据权移动平均算法对风电场的功率波动进行平滑，其中储能电池的SOC值和功率波动限制对并网功率参考文献[9]中

6、根据电池SOC和功率波动程度通过模糊值进行调整，最终实现通过储能抑制平滑间歇式能源控制调整算法中的权重及窗口宽度，达到维持SOC并网功率的波动。所提控制策略能够在控制并网功率合理水平的同时平滑功率波动；文献[10]则根据蓄电平滑度的同时，有效降低电池充放电的深度。池和超级电容器的特性实时调节算法中的窗口宽度，调整混合储能的功率分配，实现平滑功率波动。文献1传统储能平滑控制系统利用储能系统对间歇式电源输出的功率进行平收稿日期:；修回日期:滑处理的基本原理是通过实时调节储能系统的输出国家重点基础研究发展计划（973计划）资助项

7、目(2011CB302805,2013CB228206)。—1—功率，对间歇式电源输出功率中高频段的波动成分进Pwind行补偿，以达到平滑间歇式电源输出功率的目的，集Pref成了电池储能系统（BESS）的间歇式电源系统结构如图1所示。本文以风力发电机组代表间歇式电源，以下的分析也采用风力发电实测数据。图3基于低通滤波算法的平滑控制输出Fig.3Curvesofsmoothingcontroloutputbasedonlowpassfilteralgorithms经过一阶巴特沃兹低通滤波器后，相对于Pwind，Pref曲线产

8、生了延迟，这种延迟使储能系统需要较大图1集成储能的间歇式电源系统的容量对原始功率进行平滑处理，而这种延迟特性也Fig.1IntermittentpowersourceswithBESS正是较大电池充放电深度产生的根源。除了上述基于图1中：Pwind表示风力发电输出功率；Pbat表示巴特沃兹低通滤波器原理