第30卷 第15期 2006年8月 电 网 技 术 Power System Technology Vol. 30 No. 15 Aug. 2006

文章编号：1000-3673（2006）15-0054-05 中图分类号：TM74; TM911; TM711 文献标识码：A 学科代码：470·4047

电池储能系统在改善并网风电场

电能质量和稳定性中的应用

张步涵，曾 杰，毛承雄，金玉洁，王云玲

（华中科技大学 电气与电子工程学院，湖北省 武汉市 430074）

Improvement of Power Quality and Stability of Wind Farms Connected

to Power Grid by Battery Energy Storage System

ZHANG Bu-han，ZENG Jie，MAO Cheng-xiong，JIN Yu-jie，WANG Yun-ling

（College of Electrical and Electronic Engineering，Huazhong University of Science and Technology，

Wuhan 430074，Hubei Province，China）

ABSTRACT：The authors research the possibility of employing battery energy storage system (BESS) for providing auxiliary service to enhance the performance and controllability of a large wind farm. A mathematic model of battery energy storage system (BESS) based on equivalent circuit and an asynchronous generator based global dynamic mathematical model for wind power generation system are built, and corresponding control strategy is developed. Based on these models, a simulation platform of BESS and wind farm is developed by using Simulink of the Matlab. Taking the wind speed changed at random and serious disturbance in power grid for example, using the detailed wind turbine model and squirrel-cage asynchronous generators the simulation of improving power quality and stability of wind farm connected to power grid by BESS is performed. Simulation results show that the power quality and stability of wind farm connected to power grid can be well improved by battery energy storage. KEY WORDS：wind power；battery energy storage system (BESS)；asynchronous generator；dynamic model

摘要：建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型，设计了相应的控制策略，并以随机风和电网大扰动为例，采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。

关键词：风力发电；电池储能系统；异步发电机；动态模型

入运行。由于大中型风力发电场(50 MW及以上)一般直接接入输电网，故电网对风电电能质量的要求越来越高[1]。风能是一种间歇性能源，且风速预测存在一定的误差[2]，因此风电场不能提供持续稳定的功率，发电稳定性较差。另外，风电场的功率波动会影响当地电网的电能质量，产生电压波动与闪[3]

变。我国风电场的单机容量一般较小，且850 kW以下的风电机组绝大多数是异步发电机组，需要系统提供无功支持[4]。因此，研究改善风电场发电的稳定性，抑制风电引起的电压波动与闪变以及提高含风电系统的稳定性等问题成为风电并网运行中的重要问题。

[5]

采用静止无功补偿器可快速补偿无功功率，维持风力发电电源接入点电压的稳定[6]，但不能调节风电场输出的有功功率，而采用储能系统则可以控制风力发电输出的有功功率[7]。储能系统不仅可用于电力调峰，使风力发电单元做为调度机组单元运行，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。

电池技术和电力电子技术的发展促进了电池储能系统(battery energy storage system，BESS)在电力系统中的应用。BESS已成功用于柏林17 MW储能系统[8]

[9]

和美国加州Chino变电站10 MW/40 MWh储能系统，显示出快速的功率吞吐能力和灵活的4象限调节能力[10]

。因此，将BESS与风力发电单元相结合，有利于减少风电场输出波动对电网的影响，改善并网风电场的稳定性问题。

本文提出利用BESS减小风电输出功率波动对

0 引言

目前，越来越多的大中型风电场相继建成并投