本书系统地阐述电力储能的基本概念、基础理论、控制与保护关键技术，主要内容包括电力储能基本概念与模型、储能电池状态估计与阻抗测试、储能电池管理系统与涉网安全防护、并网变流器拓扑与调制技术基础、电力储能变流器与并网控制、电力储能数据采集监控系统与能量管理系统、PECIG及接入电网短路特性分析与保护技术，以及构网型储能提升新能源故障穿越能力与防孤岛保护。其中，重点介绍电化学储能系统的热管理、故障诊断、多级保护、安全预警与防护技术、高压直挂式 MMC型和级联型储能，以及跟/构网控制技术、PECIG功率耦合机理与解耦控制、电压与频率协调控制技术等内容。
全书内容新颖，理论与实践相结合，辅以丰富的例题与案例，帮助读者深入理解电力储能及其控保技术的核心原理与应用实践。
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第1章 电力储能基本概念与模型 1
1.1 电力储能基本概念 1
1.1.1 储能技术 1
1.1.2 储能系统组成 3
1.2 电力储能分类 4
1.3 电力储能工作原理与模型 5
1.3.1 电化学储能 6
1.3.2 电气类储能 12
1.3.3 机械类储能 15
1.3.4 氢储能 24
1.4 储能在新型电力系统的应用 29
1.4.1 储能在电源侧应用 29
1.4.2 储能在电网侧应用 32
1.4.3 储能在用户侧应用 33
1.5 新型储能近期行动计划 34
1.6 本书内容框架 35
思考题与习题 36
第2章 储能电池状态估计与阻抗测试 38
2.1 储能电池等效模型 38
2.1.1 Rint模型 39
2.1.2 PNGV模型 40
2.1.3 n阶RC等效电路模型 40
2.2 储能电池状态估计技术 41
2.2.1 荷电状态估计技术 41
2.2.2 健康状态估计技术 47
2.2.3 功率状态估计技术 49
2.2.4 大规模储能电站电池容量估计技术 56
2.3 储能电池等效阻抗及测试 58
2.3.1 直流电阻法 58
2.3.2 交流阻抗法 59
思考题与习题 71
第3章 储能电池管理系统与涉网安全防护 72
3.1 电池管理系统架构 72
3.1.1 BMS总体架构 72
3.1.2 BMS硬件系统 74
3.1.3 BMS的通信机制 76
3.2 均衡管理技术 78
3.2.1 被动均衡法 78
3.2.2 主动均衡法 79
3.3 电池储能热失控与热管理 85
3.3.1 电池储能热失控机理 85
3.3.2 电池储能热失控特性 86
3.3.3 电池储能热失控管理 86
3.4 电池储能电站的安全预警与防护技术 91
3.4.1 安全预警 91
3.4.2 电池储能常规保护功能与要求 100
3.4.3 储能电站安全防护措施 102
3.4.4 电力储能系统故障辨识与诊断 103
3.4.5 电力储能系统雷电防护 114
思考题与习题 117
第4章 并网变流器拓扑与调制技术基础 118
4.1 功率开关器件的发展 118
4.2 双向交直流变换器原理及数学模型 120
4.2.1 变换器原理概述 120
4.2.2 变流器的分类和拓扑结构 121
4.2.3 三相VSC的数学模型 124
4.2.4 双向DC/DC变换器原理及数学模型 132
4.3 电力电子坐标变换及调制技术 134
4.3.1 坐标变换 134
4.3.2 PWM调制技术 140
4.3.3 NLM调制技术 152
思考题与习题 153
第5章 电力储能变流器与并网控制 154
5.1 电化学储能变流器与并网控制基础 154
5.1.1 PCS工作模式 154
5.1.2 并网控制技术基本要求 157
5.1.3 电力储能并网控制基础 159
5.2 PCS的硬件要求 161
5.3 储能系统并网方式与工作原理 170
5.3.1 低压储能与高压直挂储能的并网方式 170
5.3.2 储能型模块化多电平变换器的拓扑结构与基本原理 172
5.3.3 级联型高压直挂储能工作原理 178
5.3.4 高压直挂储能的典型应用 180
5.3.5 高压直挂储能仿真分析 181
5.4 跟网型储能控制 186
5.4.1 跟网型控制原理 186
5.4.2 跟网型储能变流器控制策略 186
5.4.3 跟网型储能变流器控制仿真 188
5.5 构网型储能控制 189
5.5.1 构网型技术基本特性 189
5.5.2 构网型储能变流器控制策略 190
5.5.3 构网型储能应用场景 197
5.5.4 跟网型控制与构网型控制比较分析 198
5.6 PECIG有功-无功耦合特性 199
5.6.1 PECIG对电网的支撑作用 201
5.6.2 PECIG及接入电网有功-无功耦合机理分析与控制 211
5.6.3 PECIG多机及接入电网功率耦合机理分析与控制 217
5.6.4 跟/构网并网适应性改进展望 224
思考题与习题 226
第6章 电力储能数据采集监控系统与能量管理系统 227
6.1 电力储能站级SCADA 系统 227
6.1.1 网络架构 227
6.1.2 保护架构 229
6.1.3 软件架构 230
6.1.4 硬件架构 232
6.2 电力储能EMS 系统 234
6.2.1 电网EMS 的发展 234
6.2.2 电力储能EMS 作用 235
6.2.3 电力储能EMS 基本功能 235
6.3 电力储能EMS 通信系统 237
6.3.1 储能电站通信网络架构 237
6.3.2 储能系统通信协议 238
6.3.3 设备之间的通信 240
6.3.4 监控系统内部通信 241
6.4 电力储能协调控制器 242
6.4.1 储能协调控制器的基本原理 242
6.4.2 储能协调控制器的主要功能 243
6.5 电力储能EMS 控制策略 245
思考题与习题 254
第7章 PECIG及接入电网短路特性分析与保护技术 255
7.1 跟/构网型PCS短路故障特性 255
7.1.1 构网型PCS短路特性 255
7.1.2 考虑充放电特性影响的构网型PCS接入电网短路故障特性 262
7.1.3 考虑充放电特性影响的跟网型PCS接入电网短路故障特性 267
7.2 跟/构网型光伏逆变器短路故障特性 274
7.2.1 构网型光伏逆变器短路故障特性 274
7.2.2 跟网型光伏逆变器接入电网短路故障特性 276
7.3 跟/构网型风电变流器短路故障特性 285
7.3.1 构网型直驱风机变流器短路故障特性 285
7.3.2 跟网型直驱风机变流器接入电网短路故障特性 287
7.3.3 构网型双馈风机变流器接入电网短路故障特性 293
7.3.4 跟网型双馈风机变流器接入电网短路故障特性 301
7.4 储能系统多级保护 316
7.4.1 低压储能多级保护 317
7.4.2 高压直挂储能多级保护 319
7.5 储能支撑大规模新能源接入的送出线路保护 322
7.5.1 故障分量与突变量 322
7.5.2 数字滤波器 323
7.5.3 跟网型光储送出系统人工短路试验 324
7.5.4 “双高”电力系统提高传统继电保护适应性的一般途径 328
7.5.5 GFM-PCS提升“双高”电力系统继电保护适应性 329
7.5.6 构网型技术提升“双高”电力系统继电保护适应性 334
7.5.7 注入法提升“双高”电力系统继电保护适应性 339
7.5.8 控保协同技术提升“双高”电力系统继电保护适应性 341
7.5.9 适用于储能支撑大规模新能源接入的送出线路暂态保护技术 343
思考题与习题 355
第8章 构网型储能提升新能源故障穿越能力与防孤岛保护 356
8.1 新能源故障穿越频率电压要求 356
8.1.1 频率故障穿越要求 356
8.1.2 电压故障穿越要求 358
8.1.3 跟网型储能系统故障穿越现场测试 359
8.2 计及充放电特性影响的储能变流器故障穿越策略 363
8.2.1 计及充放电特性影响的储能变流器低电压故障穿越策略 364
8.2.2 计及充放电特性影响的储能变流器高电压故障穿越策略 367
8.3 利用构网型储能提升新能源故障穿越能力 370
8.4 新能源场站防孤岛保护 374
8.4.1 防孤岛保护要求 374
8.4.2 孤岛效应产生的原因及危害 374
8.4.3 孤岛效应产生的原理 375
8.4.4 防孤岛保护工作原理 376
8.4.5 防孤岛保护配置优化策略 377
8.5 防孤岛保护检测技术 378
8.5.1 被动式防孤岛保护 378
8.5.2 主动式防孤岛保护 380
8.5.3 基于通信的防孤岛保护 383
8.5.4 防孤岛保护改进措施 384
8.5.5 国内外防孤岛保护实践 386
8.6 基于构网型PCS注入的光储系统防孤岛保护 389
8.7 防孤岛保护与故障穿越的冲突及协调化解 392
8.7.1 防孤岛保护与故障穿越的运行冲突分析 392
8.7.2 基于延时检测谐波突变特性的化解冲突策略 393
8.8 防孤岛保护与重合闸的冲突及协调化解 396
8.8.1 防孤岛保护与重合闸冲突原因分析 396
8.8.2 动作逻辑失配化解方法与重合闸策略 397
8.8.3 算例分析 400
思考题与习题 403
参考文献 404
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