基于双回路SOC调节的风电场功率平滑控制策略

针对风电并网发电系统的功率波动问题,本文研究了一种基于双回路SOC调节的混合储能系统风电场功率平滑控制策略。对含有全钒液流电池和锂电池的混合储能系统,通过双回路SOC调节控制,合理分配锂电池和液流电池的实际输出功率,并实时更新混合储能的荷电状态。该控制策略实现了风电有功功率的平滑需求,并且使锂电池和全钒液流电池的SOC值稳定在安全范围内,可以有效减少锂电池的充放电次数,达到保护电池的目的。通过仿真实验,验证了该控制方法的有效性。     

用于平滑可再生能源出力波动的电池储能系统优化控制策略(英文)

针对国内风电、光伏大规模集中接入电网引起的功率波动问题,提出了一种新型的平抑风电或光伏发电波动的控制策略。提出波动率智能化分段控制平滑时间常数,并与储能SOC反馈控制相结合,解决了既有储能系统低通滤波平滑方法存在的问题,兼顾了储能电池的功率平滑备用,最大限度地发挥储能平滑风电和光伏发电的能力。通过实际风场测试数据进行仿真试验,验证了该控制策略的正确性。依托国家风光储示范工程开展了储能控制系统平台的构建和储能平滑现场试验。试验结果表明,该储能控制有效地抑制了风电和光伏波动,增强了新能源并网的友好性。     

基于总体平均经验模态分解的混合储能系统协调优化控制

由于光伏发电具有较强的随机性和波动性,利用储能系统能够有效平抑光伏功率的波动。该文提出了基于总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的混合储能协调优化控制方法。首先,根据光伏并网波动率限制要求调整EEMD的滤波阶次k1,将光伏功率分解为高频分量和低频分量,然后,将分解后的低频分量作为光伏电站的并网功率实现光伏功率的平滑控制。为了提高混合储能系统使用寿命,根据电池和超级电容器的荷电状态(state of charge,SOC)对滤波阶数k_2进行调整,实现电池和超级电容器之间的能量分配。根据电池和超级电容器的充放电优先级规则,实现超级电容器和储能电池之间的功率最优控制。通过仿真实例验证了本文方法的有效性和正确性。     

基于电池单体电压和SOC的储能优化控制策略

为了提高储能电池的可用容量以及简化储能变流器的控制,提出基于单体电压和荷电量(SOC)的阶梯降功率控制策略。首先,考虑了并网模式下储能变流器的PQ经典控制模式;其次,实验分析了单体电池和电池组的单体电压、SOC与充放电倍率之间的关系。结合储能变流器的控制模式以及电池的单体电压、SOC,提出了储能阶梯降功率充放电控制策略。在满足功率约束的前提下,实现了优化储能的可用容量以及简化储能变流器控制。     

考虑储能荷电状态平抑风电功率的抛物线规则变滤波时间常数方法

利用电池储能系统平滑风电功率波动提高风力发电并网的可靠性,考虑储能系统荷电状态的调节问题,提出一种抛物线规则变滤波时间常数的电池储能系统平滑风电功率控制策略。通过抛物线规则变滤波时间常数算法获得风储系统有功功率并网目标值,经过变化率限制、荷电状态功率修正、功率限幅等环节获得电池储能系统实际出力,下达给储能变流器进行对电池的充放电动作,平滑风电功率,保证SOC维持在安全范围。通过MATLAB仿真验证该策略的可行性和有效性。。     

基于改进移动回归滤波的储能实时平抑功率波动

为提高储能系统平抑风功率波动的经济性,提出了一种基于改进移动回归滤波的电池集成储能双层控制策略。上层控制中,基于改进的移动回归滤波风功率平滑策略,引入权重机制来减小控制过程中的相位滞后,并推导出基于加权回归的风功率平滑模型,使并网功率与风功率相位接近,以减少储能额定功率需求和运行负担,通过移动数据窗实现实时控制;下层控制中,将电池储能系统划分为充放电特性不同的两部分独立跟踪功率,以减小频繁充放电对电池寿命的影响,并根据荷电状态（state of charge,SOC)反馈信号判断其是否达到充/放电限值,而后切换2组储能充放电模式转换,并构建基于雨流计数法的寿命评估模型评估电池储能实际运行寿命。通过实际风电池数据对所提策略的进行验证,结果表明：所提方法可有效减少并网功率相位滞后,降低电池储能系统额定功率需求和运行负担,相较单电池储能控制,电池寿命提升了数倍。     

平滑新能源输出波动的储能优化配置方法

风力、光伏等新能源发电输出功率具有波动性,为减小功率波动对电网的影响,提出平抑功率波动的储能优化配置方法。将频谱分析和低通滤波相结合,根据新能源输出功率频谱分析结果,结合并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态(state of charge,SOC),在频率波动范围内确定最佳的一阶低通滤波器的截止频率,得到经滤波和修正的并网联络线功率及储能充放电补偿功率,从而确定满足平滑出力运行控制需求的最优储能额定功率、容量和初始SOC。采用南京地区某屋顶光伏实测数据及波动要求,对该方法进行验证,结果表明采用此方法能以较小储能容量将光伏输出功率波动从27.3%降低到1.62%,且在整个周期内储能不会过充过放。     

抑制光伏功率对电网影响的电池管理研究

光伏功率难以有效预测、调度和控制,通过储能系统直接与光伏并联运行,可平抑光伏功率的随机性,将其并网时对配电网电能质量的影响降到最低。主要研究使光伏发电的并网功率波动最小的电池管理方法,针对随机量的一般波动性与多尺度波动性指标,提出了对光伏功率进行完全补偿时基于定尺度窗口和变尺度窗口的电池充放电策略,通过仿真,将优化效果以及所需储能系统的容量分别进行比较,得出变尺度窗口比定尺度窗口调度电池具有更好的平抑作用。     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

超级电容-蓄电池混合储能拓扑结构和控制策略研究

以超级电容和蓄电池为例,分析了功率型和能量型混合储能不同拓扑结构的优缺点,总结出混合储能拓扑结构选取的一般原则。基于二级低通滤波,提出根据频谱图确定滤波时间常数的混合储能控制方法,并考虑电池充放电功率限制,对滤波输出功率进行修正。用Matlab对算法平滑实际光伏出力进行了仿真验证,结果证明该算法能够满足光伏并网联络线功率要求,并使电池充放电功率不越限。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

可调度光伏电站中混合储能容量的优化配置

目前的光伏电站多不经调度控制直接并网,但随着光伏发电渗透率的增加,不可控的光伏电站并入电网终将影响电网运行。提出在光伏系统中加入电池和超级电容的混合储能系统,使并网光伏电站可调度,并解决了单一储能方式无法兼顾快速性和持久性的功率需求问题。采用超级电容的电压控制策略,实现了电池和超级电容的功率交换,有效减少了电池的充放电循环次数,提高了电池使用寿命。利用HOMER软件,采用统计学方法,实现了在并网光伏电站可调度下的容量优化配置,使系统总成本最低。通过某地区实例,仿真验证了方法的正确性,并对光照强度和电池寿命进行了敏感性分析。     

平滑光伏功率波动的储能系统充放电控制策略研究

在光伏发电系统中配备一定的储能装置可以平滑光伏发电的功率波动,提高系统的供电可靠性,增强电网的调控能力。以光储联合发电系统为研究对象,在滤波原理的基础上,设计了一种计及电池充放电深度的储能系统充放电控制策略。该策略计及储能电池荷电状态,防止过度充放电加快其寿命老损,通过调节储能系统输出有功功率,对光伏出力波动进行动态补偿。以无锡市某屋顶光伏电站为例进行了仿真研究,仿真结果表明,所提策略能够充分考虑储能系统容量配置,最大程度的动态平滑光伏发电系统输出功率波动,有效延长储能电池使用寿命。     

风储联合发电系统电池荷电状态和功率偏差控制策略

提出了一种新型的基于风电功率预测偏差和电池荷电状态(SOC)反馈的储能系统控制策略,通过预测结果计算风电功率的变化偏差,得出完全补偿波动所需的储能系统充放电功率,引入补偿系数联合求解获得储能系统的充放电控制指令。同时,建立了补偿系数的动态优化模型,包括长时间尺度下基于输出功率波动和电池容量变化指标的基准补偿系数寻优模型,短时间尺度下基于电池SOC指标和充放电状态的补偿系数快速修正模型。算法采用的最优求解和SOC指标具有广泛的适应性,便于推广不同容量储能系统在风电功率平滑中的应用,可以兼顾储能电池的寿命和输出功率的平滑性。算例结合风电场的功率实测数据,进行储能系统配置仿真,验证了该控制策略能够最大程度发挥储能系统能力,在维持电池能量稳定前提下,平抑风电场输出功率的波动。     

基于自适应动态规划的储能系统优化控制方法

为解决基于斜率控制的储能系统控制方法的不足,提出一种基于自适应动态规划(adaptive dynamic programming,ADP)方法的储能系统自适应优化控制策略。一方面通过储能系统对风电输出的不稳定功率进行调节,使其满足风电并网要求;另一方面控制电池荷电状态(state of charge,SOC)保持在适宜的范围内,实现电池储能系统合理充放电的功能。以典型风电场功率为例,在风电波动率和荷电状态等约束条件下,对比基于斜率控制的储能系统控制方法和所提出的基于ADP的储能系统优化控制方法二者的控制效果,验证了基于ADP的储能系统优化控制方法的有效性和可行性。该方法能够实时在线调节平滑过程,实现对储能系统充放电功率的二次优化。     

基于分段平滑风电输出功率波动的储能系统容量配置方法

风电功率具有波动性,为减少并网功率波动对电网安全的影响,提出分段平滑风电输出功率波动的储能系统容量配置方法。考虑并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态约束,确定满足并网波动要求的储能系统额定功率及额定容量。采用福建某50 MW风电场实际数据仿真分析,结果表明该方法可以更好地确定储能系统额定功率与额定容量的配置。     

伏波动平抑下改进K-means的电池储能动态分组控制策略

针对电池储能系统(battery energy storage system, BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge, SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小-最大调度方法获取光伏并网指令。其次,设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer, IDMO),并利用它对传统K-means聚类算法进行改进,加快了聚类速度。接着,制定了电池单元动态分组原则,并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后,设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法,并据此提出BESS双层功率分配策略,上层确定电池组充放电顺序及指令,下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证,结果表明,所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时,降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。     

电动汽车电池储能在光伏发电并网中的应用

光伏发电日益成为满足用电负荷需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径。由于光伏发电出力具有波动性的特点,储能装置在光伏发电系统中必不可少。为实现光伏发电平滑并网,减少对电网和用电设备的冲击,提出将电动汽车电池作为光伏发电并网系统的储能单元的方案。制定了电动汽车电池分别作为可调度负载和分布式电源与光伏发电系统协调运行的充、放电的控制策略,并实现了电动汽车储能在光伏发电系统中的多种应用,包括跟踪发电计划,平滑发电功率输出、进行光伏发电消纳和实现电网负荷削峰填谷等。不仅为电动汽车电池储能应用于智能电网提供了新的思路,也为光伏发电并网提供新的解决方案。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。