新能源与分布式电源系统(上)

分析了全球能源形势和开发新能源的必要性，介绍了燃料电池、太阳能光伏电池、风力发电和飞轮储能等分布式电源系统的基本原理、关键技术内容以及国内外发展现状，评述了分布式电源对电力系统的影响和发展前景。     

京津冀创新合作网络分布式储能电池应用综述

随着互联网+概念的不断深入,分布式电源发电具有了越来越广阔的应用前景。京津冀地区科技发展水平不平衡,在充分研究京津冀多样地理条件的基础上,采取京津冀科技创新一体化方式,对不同形式的分布式电源应用进行深入的研究。其中重点分析了分布式电源的核心——储能电池的发展情况,对锂离子电池、液流电池等几种具有较好发展前景的电池进行了技术创新介绍,并对分布式电源将来的发展进行了展望。     

分布式供能系统接入电网模型研究综述

对分布式供能系统的特点和发展现状进行了综述,包括分布式电源和储能电池,重点描述了分布式供能系统接入电网的模型。根据分布式供能系统的特点,系统地阐述了不同发电原理的分布式电源及储能电池接入配电网的数学模型,并介绍了它们在配电网潮流计算中的处理方法。     

固体氧化物燃料电池分布式电源最大效率并网运行方式分析

提出了一种固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)分布式电源(distributed generator,DG)以最大效率并网发电的控制策略.通过引入反映内部复杂电化学、热力学和电气过程的稳态方程,建立了SOFC分布式电源交、直流两侧的联系.分析表明,SOFC分布式电源在采用恒功率因素运行方式时其功率调节单元的2个控制变量取决于电池堆的2个变量.然而,这种运行方式必须满足SOFC分布式电源的运行状态限制在被定义为合理运行空间(feasible operating space,FOS)的范围内.非线性规划方法用来计算SOFC分布式电源的最大效率和最优控制变量.仿真表明,SOFC分布式电源以最大效率发电时其直流侧氢气利用系数、过量氧气比例和电池堆温度这3个运行变量必须保持恒定.     

分布式电源对配网冲击影响仿真测试

<正>分布式电源包括光伏电源、风力发电机、微型燃气轮机和蓄能电池等。其具有投资省、发电方式灵活以及与环境兼容等特点;又具有传统电力系统无可比拟的可靠性和经济性。近年来,在可持续发展和国家能源战略影响下,越来越多的分布式电源被应用于现代电网。临沂地区风能和光照资源丰富,为分布式发电技术的发展提供了良好的先天条件。分布式电源对配网的冲击影响     

负荷电压静态特性的含分布式电源的前推回代潮流计算

分布式电源并网后,配电网中出现了新的节点类型,使得传统的前推回代法不能解决含分布式电源的配电网潮流计算。在考虑恒功率、恒电流及恒阻抗的负荷电压静态特性的情况下,提出了改进的前推回代法对不同分布式电源进行潮流计算。该算法针对风力发电、光伏电池、燃料电池及燃气轮机,分别建立了数学模型,并且在处理PV节点时,通过无功分摊原理设定无功初值,采用无功补偿装置进行功率修正;针对辐射状配电网特征,采用搜索叶节点的方法,形成了便于前推及回代计算的参数矩阵。通过IEEE33配电系统验证表明,提出的方法收敛性能强,能有效解决含不同分布式电源的潮流计算。     

分布式电源技术简介

分布式发电装置是指功率为数千瓦kW至50MW小型模块式的,与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有,用以满足电力系统和用户特定的要求。当今的分布式电源主要是指各种工程用的燃料电池和微型燃气轮机。因其具有良好的环保性能,分布式电源与"小机组"已不     

计及负荷电压静特性的含分布式电源的前推回代潮流计算

分布式电源并网后,配电网中出现了新的节点类型,使得传统的前推回代法不能解决含分布式电源的配电网潮流计算问题。在考虑了恒功率、恒电流及恒阻抗的负荷电压静态特性的情况下,提出了改进的前推回代法对不同分布式电源进行潮流计算。该算法针对风力发电、光伏电池、燃料电池及燃气轮机分别建立了数学模型,并且在处理PV节点时,通过无功分摊原理设定无功初值,采用无功补偿装置进行功率修正。此外,针对辐射状配电网特征,采用搜索叶节点的方法,形成了便于前推及回代计算的参数矩阵。通过IEEE33配电系统验证表明所提出的方法收敛性能强,并且能有效解决含不同分布式电源的潮流计算问题。     

含分布式能源的配电网规划综述

介绍了含分布式电源的配电网规划模型、方法、算法等内容。阐述分布式电源以及负荷的出力模型,其中分布式电源主要包括风机、光伏、燃气机组以及燃料电池。介绍了常见的规划模型,包括在一些文献中提及到的约束条件与目标函数组成。在规划模型的基础上,介绍了规划过程中对随机变量的处理方法,以及求解规划模型的具体算法。最后展望了今后的研究方向。     

一种适用于分布式发电系统的显式一隐式混合积分算法

针对分布式发电系统的典型特征,提出了一种适用于分布式发电系统的显式…隐式混合积分算法。分布式发电系统中电力电子元件具有较快的动态特性,而分布式电源本身如燃料电池、风机、微型燃气轮机、蓄电池等动态响应较慢,根据这一特性设计了算法的划分原则,针对快动态电力电子元件采用隐式积分算法,针对慢动态分布式电源采用显式积分算法,同时...     

燃料电池发电装置能量管理控制系统设计

针对燃料电池动态响应上的不足,该文探讨了燃料电池发电系统中的能量管理控制系统的设计方法。讨论能量管理控制系统的结构和控制器的设计,提出了一种基于电流间接控制的能量管理控制方式。建立了能量管理控制系统的控制模型,重点分析了控制系统中电流控制环路的设计方法。针对能量管理的需求,设计了一套基于状态转移控制能量管理的控制算法用于管理超级电容中的能量。建立了5 kW燃料电池发电系统,通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。     

基于可逆固体氧化物燃料电池的综合能源站容量优化配置

针对综合能源系统清洁能源消纳问题，提出一种考虑设备效率退化的可逆固体氧化物燃料电池综合能源站容量优化配置方法。基于可逆固体氧化物燃料电池运行特性提出综合能源站架构，并建立能源站设备数学模型和效率退化模型；在充分考虑能源站设备效率退化的情况下，以能源站全生命周期净现值最大为目标建立系统氢储能容量优化配置模型，并利用改进遗传粒子群优化算法和CPLEX工具箱对模型进行求解。算例分析验证了所提方法的有效性和合理性。     

风光互补发电系统研究综述

风能和太阳能是地球上取之不尽,用之不竭的绿色、清洁可再生能源。综合利用风能和太阳能资源,发展风光互补发电技术已成为新能源领域研究和发展的趋势。风光互补发电系统就是将风力发电和太阳能光伏发电组合起来所构成的发电系统,主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。阐述了风光互补发电系统的构成及其各部分特点,提出了系统设计中应注意的几点问题。     

氢光联合供电系统的能量管理

将光伏发电和燃料电池发电结合起来,提出了一种基于双输入Buck变换器的氢光联合供电系统,它是由太阳能电池、燃料电池和双输入Buck变换器组成。基于双输入Buck变换器提出了一种氢光联合供电系统的能量管理控制策略,尽可能多地利用了太阳能电池的输出功率。在Saber仿真软件中搭建了一个氢光联合供电系统的仿真模型,对系统进行仿真分析,并在实验室完成了一台原理样机进行实验验证,仿真结果和实验结果均验证了双输入Buck变换器的工作原理和能量管理策略的有效性。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

考虑电解槽和蓄电池寿命衰减特性的分布式电热氢系统优化调度策略

可再生能源的强波动性会导致分布式电热氢系统中电解槽和蓄电池的寿命衰减加速，为了在提高分布式电热氢系统经济性的同时延长电解槽和蓄电池的使用寿命，提出一种考虑电解槽和蓄电池寿命衰减特性的分布式电热氢系统优化调度策略。分析电解槽和蓄电池的寿命衰减特性，建立电解槽和蓄电池的寿命衰减模型；以综合提升分布式电热氢系统中电解槽和蓄电池寿命以及系统经济性为优化目标，建立考虑电解槽和蓄电池寿命衰减特性的分布式电热氢系统优化调度模型，并利用场景生成法处理可再生能源和负荷的不确定性。以一个包含多种能量转换和存储设备的分布式电热氢系统为例进行仿真，结果验证了所提策略的有效性。     

燃料电池发电系统的能量管理控制

针对燃料电池动态响应上的不足及其因长时间运行而造成的性能衰减,探讨了燃料电池发电系统的混合结构。讨论了能量管理控制系统的结构及其控制器的设计,提出了基于前馈补偿和双闭环相结合的控制方法。通过控制双向变换器调整蓄电池的充、放电,使燃料电池的输出电流缓慢变化,大大减少了冲击性。通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。     

计及燃料电池热电联供的区域综合能源系统经济运行

氢储能系统可通过电、氢之间的双向转换灵活调节区域综合能源系统RIES(regional integrated energy system)多能供应。为使系统内多种能源实现高效转换和利用,详细分析了氢储能系统各环节运行特性,结合系统能流结构及冷热负荷需求特性,设计了燃料电池电、热出力与系统能量流动耦合方式及冷热电联供系统运行模式,以经济最优为目标优化系统运行。算例分析表明,所设计运行模式能够使燃料电池满足多种负荷需求,实现了能量梯级利用,改善了系统运行经济性。     

考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度

燃料电池是氢储能中的重要组成部分，其运行效率对含氢储能的综合系统的经济性有较大影响。为此，提出考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度方法。通过分析燃料电池输出功率和运行效率间的关系，建立燃料电池变工况条件下运行效率的分段线性化模型。提出考虑燃料电池的变工况效率特性的多模块输出功率协同优化策略和燃料电池多模块工作协同策略，从而提升燃料电池总体运行效率和各模块使用寿命。基于此，以风-光-氢综合能源系统优化调度为例，验证了所提优化运行策略的有效性。