電池儲能系統(tǒng)（BatteryEnergyStorageSystem,BESS）因其響應(yīng)速度快、功率和容量配置靈活以及適用范圍廣等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于改善電網(wǎng)暫態(tài)響應(yīng)過程[1-3]。要研究BESS并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響，BESS的動態(tài)模型成為研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[4]。若在系統(tǒng)暫態(tài)過程仿真中采用考慮電力電子裝置建模的詳細(xì)電磁暫態(tài)模型，不僅模型復(fù)雜，而且計算時間長，不適合實際工程應(yīng)用場合。因此建立簡化的等值機(jī)電暫態(tài)模型是當(dāng)前亟待解決的問題。

目前，針對BESS機(jī)電暫態(tài)仿真模型的相關(guān)研究較少。文獻(xiàn)[5,6]中提出了儲能系統(tǒng)潮流模型以及機(jī)電暫態(tài)模型，通過仿真分析證明了模型的正確性，但是模型中未設(shè)置死區(qū)，會導(dǎo)致儲能系統(tǒng)頻繁充放電，影響電池壽命。

文獻(xiàn)[7,8]中建立了電池儲能系統(tǒng)多尺度仿真模型，并對每個組成部分進(jìn)行了詳細(xì)建模，但忽略了充放電功率限制環(huán)節(jié)，使得仿真結(jié)果存在偏差。文獻(xiàn)[9]提出了一種儲能系統(tǒng)通用暫態(tài)模型，并仿真分析了其適用性，但該模型在控制約束上未考慮死區(qū)環(huán)節(jié)，并且仿真分析中只驗證了光伏組件在過云情況下系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)，而對系統(tǒng)發(fā)生故障情況沒有作出分析。

文獻(xiàn)[10]中建立了電池儲能系統(tǒng)全時段多尺度仿真模型，但在模型建立中未考慮BESS的初始容量，與實際工程應(yīng)用存在差距。文獻(xiàn)[11]中建立了BESS機(jī)電暫態(tài)模型，并與風(fēng)機(jī)進(jìn)行了聯(lián)合仿真，但在機(jī)電暫態(tài)模型中考慮了SOC變化及電量計算環(huán)節(jié)，忽略了機(jī)電暫態(tài)過程的時間尺度。

已有研究多針對DIgSILENT等成熟仿真軟件，而對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析綜合程序（PowerSystemAnalysisSoftwarePackage,PSASP）的研究較少。PSASP7.0是我國自主研發(fā)、功能強(qiáng)大的電力系統(tǒng)仿真軟件，可以方便快速地完成潮流計算、暫穩(wěn)計算及短路計算等多種傳統(tǒng)運(yùn)算，但隨著新型元件的不斷出現(xiàn)，PSASP7.0模型庫無法實時更新，尤其是儲能元件的缺失，阻礙了PSASP7.0在電力系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用。

本文在對BESS結(jié)構(gòu)及換流器控制系統(tǒng)深入分析的基礎(chǔ)上，提出一種計及電池充放電功率限制及充放電次數(shù)限制的無時延BESS機(jī)電暫態(tài)模型，利用節(jié)點電流注入法對模型接口進(jìn)行開發(fā)，結(jié)合理論分析，通過PSASP仿真平臺對模型進(jìn)行仿真分析。

結(jié)論

本文在對BESS各部分工作原理分析的基礎(chǔ)上，在PSASP7.0UD中建立了BESS機(jī)電暫態(tài)模型，該模型能夠體現(xiàn)BESS充放電功率限制以及電池充放電次數(shù)的限制，通過經(jīng)典PI控制原理對電網(wǎng)相應(yīng)參量進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用PSASP7.0用戶一體化平臺并結(jié)合理論分析結(jié)果，對所搭建模型進(jìn)行仿真驗證，研究結(jié)果表明：

1）該BESS機(jī)電暫態(tài)模型在響應(yīng)系統(tǒng)擾動時的輸出特性與理論分析結(jié)果一致，具有較為準(zhǔn)確的外特性變化趨勢，能夠用于分析BESS在系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)中的作用。

2）該仿真模型能夠很好地植入PSASP7.0仿真平臺，并可以無障礙調(diào)用。

本文所建模型為之后分析可再生能源及儲能大規(guī)模接入對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響提供了理論支撐。