电池储能系统（BESS）是未来能源基础设施的一个重要组成部分，可再生能源渗透率很高。铅碳电池是传统铅酸技术的发展，具有寿命周期成本低的优点，被认为是电网侧BESS部署的一个有前途的候选者。然而，BESS中铅碳电池之间的不一致性是一个主要问题，在实际操作中必须仔细考虑。缓解这一问题的可用方法之一是在BESS内的多个转换器之间开发复杂的功率分配策略（PAS）。这项工作对最近在中国浙江建造的12 MW/48 MWh电网侧BESS（中国首个电网侧铅碳BESS——智成储能站）中PAS的影响进行了全面的案例研究。研究了三种不同的PAS（即平均值、状态加权值和状态优先值），并用两种典型的BESS应用场景（调峰和频率调节）进行了基准测试，这些场景来自使用上述BESS的真实世界实验。通过本工作中定义的三个指标对策略的绩效进行了定量评估。国家优先战略被认为是该铅碳BESS最有效的战略。

1简介

随着可再生能源发电量的增加，电力系统需要更大程度地整合灵活资源进行调节[1]。在未来的低碳能源系统中，储能系统（ESS）是能源基础设施的重要组成部分，可再生能源渗透率显著[2，3]。它可以有效地提高电网的容量充足性和频率稳定性。与其他ESS相比，电池储能系统（BESS）不受地理和地形环境的限制[4，5]。此外，它还具有高能量密度、高效率和快速响应的优点[6]。因此，电池储能技术在电力系统应用研究中引起了广泛关注。BESS在电力供应、电网和负载侧发挥着重要作用，有效提高了可再生能源消耗、调度灵活性和系统稳定性。如今，BESS积极参与辅助服务市场，为电力系统运行提供调峰、频率调节、电压调节、黑启动和其他辅助服务[7]。

铅-碳电池是传统铅酸电池的一种演变，使用碳材料与负极活性材料结合或替代负极活性材料[8]。它被认为是铅酸蓄电池领域最有前途的先进技术之一。铅碳电池中的碳材料提高了充电接受度，降低了能耗，并提高了铅酸电池的循环寿命[9，10]。与锂离子电池相比，铅碳电池更安全、更稳定[11]。此外，它具有较低的单位投资成本和单位能源成本[12]。随着大规模生产，铅碳电池的成本将进一步降低，在BESS中的应用前景将更加广阔[13]。然而，铅碳BESS是由大量电池组成的，铅碳电池之间的不一致性是在实际操作中必须仔细考虑的主要问题。

储能单元之间的功率分配在BESS的现场控制中起着重要作用。受限于功率转换器系统（PCS）的最大功率，BESS通常包含多个单元。每个单元由一个PCS和多个串联和并联的电池组组成。PCS可以单独控制，因此BESS的总功率指令根据功率分配策略（PAS）分配给每个单元。由于单元之间的电池不一致，每个单元的充电状态（SOC）通常不同，这在铅碳BESS中更为明显。此外，单元维护后可能会出现较大的SOC失衡。当某些单元达到充电和放电的上限或下限时，SOC失衡将降低BESS的功率容量。因此，复杂的PAS对于BESS实时提高单元SOC一致性非常重要。平均PAS将总功率指令平均分配给每个单元，这很容易实现，但无法消除单元SOC失衡，导致功率容量减少。为了提高SOC一致性，SOC比例用于确定单元的功率指令，称为状态加权PAS[14]。它被用于张北储能站，这是中国最大的多类型BESS。在另一个状态加权PAS[15]中考虑了修改的目标功率，有效地限制了单位功率指令。与平均PAS相比，状态加权PAS基于SOC确定单位功率指令，以实现非稳态系统之间的SOC平衡

        目前，我国的风能、太阳能等可再生能源的发电供能利用已经取得了一系列的技术创新和重大突破，但是其大范围应用仍会受到可再生能源本身波动性和不连续性等问题的影响，因此如何开发与之相匹配的储能系统是我国能源领域研发的重点。

        近年来，我国持续强化基础研究顶层设计和系统布局，科技体系化建设加快推进，重大创新成果竞相涌现、重大科技基础设施相继落地，基础研究正在为技术创新提供更多的源头支撑。能源领域从业者以此为研究的出发点和落脚点，积极研发各类储能系统。

        储能系统，是电力生产过程中一个非常重要的组成部分，也是电力运输和使用的重要枢纽。日前，由中科院大连化物所储能技术研究部李先锋研究员、张华民研究员带领的科研团队与企业共同研发的铅炭电池储能系统在中科院大连化学物理研究所正式投入示范运行。

        铅炭电池技术是基于超级电容器与铅酸蓄电池技术发展起来的一种新型电化学储能技术，具有安全性高、成本低廉、放电功率大等优点，而且可以实现100%电池回收，其全生命周期环境负荷很低，发展潜力巨大。而长寿命铅炭储能应用电池与太阳能发电系统联用，可有效地解决太阳能发电的储存难题。据了解，此次应用的铅炭电池储能应用示范系统主要为中科院大连化物所能源1号楼和能源2号楼的周围路灯及景观灯提供优质稳定的照明用电，而其成功运行将为该系统工程化和产业化奠定基础。

        随着可再生能源的增加，能源电池产业也获得了重要的发展契机。高功率蓄电池行业需求量持续增长，行业规模不断扩大，行业发展质量也得以不断提升。相信不久的将来，高功率铅酸蓄电池将真正投入到我们生活使用当中，为我们的能源转型做出贡献。