【储能电站】Matlab|用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

摘要

本文介绍了一种用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模方法。针对可再生能源如风能和太阳能等功率输出不稳定、波动较大的问题，本文提出基于MATLAB的储能电站模型，通过合理的控制策略来实现功率的平抑，确保电网的稳定运行。仿真结果表明，储能电站能够有效减小功率波动，提升电力系统的稳定性。

理论

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，其不确定性和波动性给电网带来了巨大的挑战。储能电站作为调节设备，通过在负荷低时储能，在负荷高时放电，可以有效平滑可再生能源的输出功率。

可再生能源功率波动：可再生能源如风能和光伏发电受到气象条件的影响，输出功率波动较大，难以预测。这种波动会对电网的频率、电压等造成影响，严重时甚至会引起系统的频率波动和电压失稳。
储能系统的作用：储能电站作为电力系统中的辅助设备，通过电池储能系统或其他形式的储能设备，可以在电网功率波动较大时发挥平抑作用，吸收多余的电能或在功率不足时提供电能。
控制策略：储能系统的控制目标是平抑功率波动，主要通过功率控制策略实现。常见的控制策略包括功率平滑控制、跟踪控制、以及基于预测的储能管理策略。

实验结果

实验基于MATLAB仿真平台，模拟了储能电站在平抑可再生能源功率波动中的表现。实验结果如图所示，绿线表示未经过平抑的可再生能源功率波动，红线则是通过储能电站平抑后的功率输出。结果表明，储能电站显著降低了功率波动幅度，使输出功率更加平稳。

仿真结果显示，储能系统可以有效地削峰填谷，使得功率波动更为平缓，能够满足电网对稳定性的要求。

部分代码

复制代码

% 初始化参数
time = 0:0.1:100; % 时间轴
renewable_power = 3 + 1 * sin(0.5 * time) + 0.5 * randn(size(time)); % 模拟可再生能源功率波动
storage_capacity = 5; % 储能电站容量
power_threshold = 3.5; % 功率平抑阈值
smoothed_power = zeros(size(renewable_power)); % 初始化平抑后的功率

% 储能电站状态
storage_level = 0; % 初始储能状态

% 平抑功率波动
for t = 2:length(time)
    if renewable_power(t) > power_threshold
        % 超出阈值的功率存储
        excess_power = renewable_power(t) - power_threshold;
        if storage_level + excess_power <= storage_capacity
            storage_level = storage_level + excess_power;
            smoothed_power(t) = power_threshold;
        else
            % 如果储能已满，放弃多余功率
            smoothed_power(t) = renewable_power(t) - (storage_level + excess_power - storage_capacity);
            storage_level = storage_capacity;
        end
    elseif renewable_power(t) < power_threshold
        % 当功率低于阈值，储能系统放电
        deficit_power = power_threshold - renewable_power(t);
        if storage_level >= deficit_power
            storage_level = storage_level - deficit_power;
            smoothed_power(t) = power_threshold;
        else
            % 储能不足时，尽可能放电
            smoothed_power(t) = renewable_power(t) + storage_level;
            storage_level = 0;
        end
    else
        % 当功率等于阈值，直接使用
        smoothed_power(t) = renewable_power(t);
    end
end

% 绘制图像
figure;
plot(time, renewable_power, 'g', 'DisplayName', '平抑前功率波动'); % 未平抑前的功率波动
hold on;
plot(time, smoothed_power, 'r', 'DisplayName', '平抑后功率波动'); % 平抑后的功率波动
xlabel('时间/h');
ylabel('功率/MW');
title('平抑结果');
legend;
hold off;

参考文献

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Wang, X., Liu, J., & Zhao, C. (2017). Energy storage system control for renewable energy integration: A review. Renewable Energy, 99, 112-126.

Divya, K. C., & Østergaard, J. (2009). Battery energy storage technology for power systems---An overview. Electric Power Systems Research, 79(4), 511-520.

Ma, T., Yang, H., & Lu, L. (2014). A feasibility study of a stand-alone hybrid solar--wind--battery system for a remote island. Applied Energy, 121, 149-158.

（文章内容仅供参考，具体效果以图片为准）