独立光伏发电储能系统能量管理与经济调度研究

独立光伏发电系统是解决偏远地区供电问题的重要手段之一,由于光伏电源有功出力具有波动性,需要依靠储能装置维持整个系统的稳定运行。为此,提出采用电解水制氢结合蓄电池的组合储能方式,通过分析系统的能量供需特性,提出综合考虑系统设备参数、自身损耗与容量限制等约束条件的能量管理策略;建立独立光伏发电组合储能系统的日前经济调度模型,并应用粒子群算法求解。基于Matlab软件搭建独立式组合储能光伏微网仿真平台,验证了所提策略的有效性。     

含直流储能的双端柔性直流输电技术提高微网并网稳定运行能力的研究

为了提高微网并网时稳定运行能力,平抑配电网公共连接点的功率波动与维持功率潮流分布,研究了一种含直流储能的柔性直流输电并网接口系统,根据柔性直流输电和蓄电池数学模型,以直流侧储能单元的充放电与双端功率传输控制和平抑微网并网扰动为目标,提出了基于两段式充电的矢量解耦三环控制及蓄电池的充放电切换控制策略,构建了以蓄电池为储能元件的微网并网系统仿真模型,针对微网内功率变化、蓄电池充放电切换和微网交流系统短路故障等情况进行了仿真分析,结果表明控制策略在保证储能单元的充放电与双端功率传输的基础上,有效地抑制了公共连接点的功率波动,保证了电网潮流分布的稳定。     

小型风光互补能量控制策略探讨

通过对风光互补发电系统能量流动和运行特性的分析,提出了一种基于DC/DC控制器的最大功率跟踪控制策略的协调控制方案.从而实现风光互补发电系统的优化及可靠运行.DC/DC控制器除了具有对蓄电池充放电实现有效控制,还能够提高风光互补发电系统的运行效率,以及对能量的智能管理.该协调控制方案的具有一定的实用性和可行性.     

交直流混合微网系统中直流母线电压稳定性控制策略

针对分布式电源(DER)波动性、间歇性及不确定性等导致的交直流微网系统直流侧母线电压波动,提出一种直流母线电压控制策略。采用由交错并联双向DC/DC(直流/直流)变换器与蓄电池组成的储能系统平抑直流侧功率波动及稳定直流母线电压,采用双向DC/AC(直流/交流)变换器实现对蓄电池及直流母线电压的维护控制,采用电压外环电流内环的双闭环控制策略对直流母线电压和蓄电池充放电电流进行控制。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台分别搭建不同工作模式下的仿真模型,结果表明所提控制策略可有效抑制直流母线由于光照不稳定所造成的的功率波动。     

分布式光伏无缝切换控制策略仿真与研究

为解决分布式光伏发电并网时对大电网产生的冲击,在分布式光伏发电系统中加入储能系统,形成混合发电系统,整个系统采用直流微网形式,仅使用一个双向DC/AC换流器,减少了电能损失和控制复杂度。光伏控制采用最大功率跟踪法。换流器并网时采用PQ控制,可平抑光伏功率波动,提高系统稳定性;独立运行时采用V/f控制,为交流侧提供电压和频率参考,蓄电池保证重要负荷的电源供应,实现混合系统与大电网的无缝切换。最后,通过对光伏发电系统不同运行模式转换进行建模仿真,验证了控制策略的有效性。     

孤立微网协同控制策略

针对微网储能系统受容量的限制,从而引起微网运行不稳定,提出一种改进的微网协同控制策略.采用双层协同控制结构,初级控制是蓄电池储能系统,次级控制是微网管理系统(MMS).初级控制保证微网频率在可接受的范围内,次级控制保证微网中最大的备用容量.采用详细的微源模型,准确地描述了不同类型分布式电源原动机部分对微网系统的影响,建立带有详细微源模型的微网仿真系统,并进行了仿真,仿真结果表明:该协同控制策略具有良好的动态性能,并能够保证供电质量的要求,有较理想的应用前景.     

一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法

针对并网逆变器存在的谐波含量大、故障率高、控制方法复杂等问题,提出了一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法。该光储直流微网中,光伏电源工作在MPPT模式,蓄电池储能系统工作在恒压模式,以维持直流母线电压恒定。直流电机拖动三相异步电机旋转,三相异步电机定子绕组与交流电网相连,当三相异步电机转速接近同步速时,并网开关合闸,实现光储直流微网并网运行以及直流电能和交流电能之间的相互转换。光储系统并网后,通过调节直流电机端电压对光储直流微网输出有功功率进行控制,使光储系统可以达到"削峰填谷"的目的。在MATLAB/Simulink中对本文所提出的光储微网及其并网环节进行建模,仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性。     

基于最大功率跟踪控制的海流发电能量管理系统

针对海流能发电机组在低于额定流速时能量捕获效率低的问题,提出通过负载调节实现离网式海流发电机组最大能量捕获控制的方法.设计三相桥式整流-斩波为主的双直流电压变换器能量管理系统,利用升降压变换器分别实现机组功率的闭环控制和蓄电池的充放电控制.为验证该能量控制系统的有效性,对所设计的小型海流能发电样机进行系统数学模型分析,并建立系统Matlab/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究.结果表明,采用双直流电压变换器的拓扑结构在满足蓄电池充放电控制要求的前提下可以实现机组最大功率跟踪控制.     

超级电容器在微网并网运行中的作用

为了解决微网中可再生能源的波动问题,以光伏发电、柴油发电机、蓄电池及超级电容器组成的微网为例,用频域方法分析了超级电容器在微网并网运行中的作用.基于给定的各分布式电源及其控制系统模型,从最大可控扰动频率、光伏发电最大准入容量以及全频段扰动抑制的角度,分析了超级电容器在微网运行中的作用.仿真和实证结果证明:超级电容器能提高微网中可控扰动频率,提高光伏发电准入容量,并对全频段扰动都有抑制作用.     

风光蓄互补系统的技术研究

针对微电网中风光蓄互补系统展开研究,重点研究了风光蓄互补发电系统的拓扑结构,以太阳能池板作为作为主要发电设备,风力发电作为补充性发电单元,通过针对太阳能发电的特性研究,综合考虑系统的发电时效性确定了系统的直流修正参数.其次,利用蓄电池作为系统的重要储能设备,保证了系统在离网单独运行时,弥补风光发电的不确定性.通过研究蓄电池的特性,充放电特点及规律提出了针对微电网风光系统蓄电池容量的计算方法,并进行了仿真实验,实验结论证明了所提出的计算方法的正确性与有效性.     

分布式发电对配电网的影响探讨

分布式发电技术以其高效环保的优点自发明之日起,就受到人们广泛关注,其形式多样,包括光伏发电、风力发电、燃料电池发电以及微型燃气轮机发电等等.分布式发电系统接入电网后会对配电网造成一定的影响,结合工程实践,从系统并网运行的角度,分析了它对电网频率、调度、网损、电能质量等的影响.研究结果表明,调整我国能源结构势在必行,发展分布式发电,要妥善处理好其对电网造成的影响.     

含分布式电源的中压柔性直流配电网研究

直流配电技术大量减少了换流器的使用,可显著降低电网运行成本、提高系统可靠性和稳定性。在此背景下,从两端直流配电网入手,提出典型城市中压直流配电网拓扑并进行仿真分析。首先,通过探讨直流配电网相较于传统交流配电网的技术优势,分析两端直流配电网结构的可行性。然后,建立AC/DC变流器的功率和电压控制模型以及DC/DC变流器的控制模型,分析光伏和储能电池的特点,说明分布式电源直接接入直流电网减少换流器的投入,具有高效低成本的优势。最后,基于PSCAD/EMTDC平台对两端直流配电网系统进行建模仿真,仿真结果表明在光伏、储能以及负荷功率波动时通过有效控制能够使直流配电网稳定运行。     

大规模光伏电站经柔性直流并网系统故障穿越策略

大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而,架空线直流短路故障发生概率较大,极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性,建立了相应的数学模型及仿真系统模型;其次,针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况,分析其故障特性;最后,提出综合考虑直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB),换流站控制方式,光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输,根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率,充分利用光伏阵列自身功率输出特性,优化光伏电站内的直流线路电压,实现控制光伏电站输出功率减载;对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题,提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制,从而维持系统功率平衡,提高系统的并网稳定性;基于PSCAD/EMTDC的建模仿真,通过故障穿越措施前后的系统参数对比,表明所提方法能够有效的维持光伏电站与柔性直流系统运行特性,平稳实现故障穿越。     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

钒液流电池的建模与充放电控制特性

随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加,风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响,储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一,因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要.钒液流电池作为一种新型储能电池,具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点,适合于可再生能源发电系统应用.研究钒液流电池（VRB）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态SOC及充放电输出特性,构建10 kW/h VRB仿真系统模型,详细研究VRB的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率,并讨论应用于独立光伏发电系统的VRB优化充电方式.     

风光互补发电实验教学平台的搭建和研究

介绍了一种用于教学的风光互补发电实验平台. 在该实验教学平台中,太阳能和风能互补发电,通过控制器将电能储存在蓄电池中,再向负载提供电能,还可通过风光互补发电监测系统对实验平台进行访问和控制,实现能量控制和远程监控. 该风光互补发电实验平台是一种小型微电网,可从教学投入到实际使用,具有实用价值.     

电网电压对称跌落下Z源永磁直驱风电系统的 运行与控制研究

在Z源风力发电系统中,当电网电压发生对称跌落时,会导致Z源网络电容电压上升和交流侧过电流,严重威胁风电机组和变流器的安全,破坏系统的稳定运行。针对这一问题,提出一种适用于Z源永磁直驱发电系统在电网电压对称跌落情况下的故障穿越策略。详细分析了Z源永磁直驱系统的工作原理,建立了Z源逆变器的数学模型。在电网电压正常情况下,运用Z源电容电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制策略,实现Z源风力发电系统的单位功率因数并网运行;在电网电压发生三相对称跌落的情况下,分析功率流动情况,将耗能crowbar电路并联在Z源网络输入端,以实现系统的低电压穿越,从而保持恒定的Z源电容电压和稳定的交流侧电流。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行系统仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

光伏发电系统变压器励磁涌流特性分析

光伏发电因其不受资源分布地域的限制的特点,随着新能源技术高速发展,具有很好的发展前景.由于光伏发电系统与传统交流系统在系统结构和运行特性等方面的不同,因此,所用变压器的特性也与传统变压器特性大不相同.文中分析了光伏发电系统下变压器励磁涌流特性,并理论推导了励磁涌流的表达式,以某光伏电站66 kV升压变压器参数建立模型,基于PSCAD/EMTDC仿真平台建模并针对影响励磁涌流的因素将光伏发电系统下变压器励磁涌流特性和传统交流系统进行对比.仿真结果表明,光伏发电系统变压器励磁涌流特性和传统交流系统下励磁涌流特性差异较大.     

基于阻抗匹配的小型风电系统功率输出优化方法

为解决现有小型风力发电系统风能利用率偏低的问题,提出一种新型的基于阻抗匹配的系统功率输出优化方法。通过建立和分析小型风力发电系统数学模型,指出在发电机与整流器间串联阻抗后风电系统稳定运行点会发生变化,若阻抗参数设置合理则可提高系统的功率输出;基于该原理,采用粒子群优化算法,结合风速以及蓄电池电压的概率分布情况,以发电机一段时间内输出能量最大为优化目标,确定阻抗参数。仿真结果表明,选择合适的电抗器参数可以有效提高风力发电机能量输出,优化后平均输出功率增加了约21％。     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。