DESS在风光互补发电系统中的控制与仿真

将分布式储能系统(Distributed Energy Storage System,DESS)应用于独立风光互补系统中,设计了相应的储能控制器,采用电压外环和电流内环的控制方法控制系统直流母线的电压稳定。采用Matlab/Simulink仿真软件,对DESS及其控制器进行了仿真,结果表明,DESS可以维持风/光互补发电系统直流母线电压的稳定,保证系统负荷的可靠供电。     

基于混合储能的风电场一次调频控制

摘要： 基于机组侧的混合储能装置,提出了风电机组参与电力系统一次调频的方法。针对DFIG风电机组,研究了网侧换流器的附加功率控制方法,并设计了混合储能系统的控制器,可实现混合储能系统对风功率波动的平衡及提供一次调频的功率。针对电网频率变化进行了仿真分析,验证了该控制方法的有效性。     

飞轮电池储能控制系统设计

提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控制环对飞轮转速进行限制,防止飞轮电池过充电;在放电过程中,则由飞轮电池维持直流母线电压的稳定。分别给出电流环、电压环和转速环控制器参数设计。利用Matlab/Simulink软件建立飞轮电池储能仿真系统并在样机上进行实验验证,仿真和实验结果均已验证所提控制方法的有效性。     

改善风电并网电能质量的飞轮储能系统能量管理系统设计

设计了应用于改善电网电能质量场景下飞轮储能系统的双层结构能量管理系统,其中能量管理系统的上层——决策管理层利用模糊算法,考虑飞轮储能系统状态和平抑风电功率波动需求来确定飞轮储能装置的充放电功率参考值,下层——调度控制层通过双环控制背靠背双PWM变流器实现飞轮储能与电网间的功率交换。在Matlab/Simulink下仿真分析飞轮储能的运行状态和比较风电场采用飞轮储能调节有功功率前后的公共连接点(point of common coupling,PCC)处电压波动,仿真结果验证了飞轮储能系统能量管理系统的有效性,可提高储能装置的利用效率,改善电能质量。     

孤网运行微电网中混合储能管理与控制策略研究

对孤网运行风光互补微电网电压频率控制和混合储能功率分配问题提出了混合储能管理控制策略,该策略将混合储能中锂电池设定恒功率和压频电源两种模式,对超级电容器采用电压/频率控制。锂电池作恒功率电源时,根据发电预测和负荷预测结果平复系统波动;超级电容器则依据电压/频率控制补偿系统实时功率缺额,保障微电网稳定运行。为此在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,进行了孤网运行、能量分析、模式切换三次仿真,结果表明该策略正确。     

基于储能系统控制的同步交直流系统稳定性改善方法

交直流混联系统的稳定特性十分复杂,导致参数繁多、构成复杂的传统控制器难以稳定受扰后的系统。文章提出应用储能装置快速消纳交直流混联系统故障后的冗余能量,从而改善系统稳定性。首先基于简化的同步互联交直流双区系统,分析了储能用于抑制交直流系统受扰后引起的功率振荡的可行性;然后给出了储能的通用控制模型,包含内外环控制和限幅环节;最后基于四机双区域系统搭建了储能用于改善系统静态稳定和暂态稳定的PSCAD模型。仿真结果表明,结合合理控制器的储能系统能够有效提高交直流同步互联系统的静态和暂态稳定性。     

储能管理系统节能优化性能现场测试研究

为提升储能系统电池寿命、降低用电负荷节能能力,对储能管理系统节能优化性能实现现场测试.设计包含储能管理装置与电池管理装置的储能管理系统,通过储能管理装置实现系统充放电控制与状态监测等功能,通过电池管理装置实现系统的电压均衡控制等功能,不同装置之间的相互协调实现系统的节能优化性能.将该系统应用于某集装箱储能中并展开现场测...     

黑启动火电机组后储能型风电场的调控策略研究CSCD

利用储能型风电场作为黑启动电源带动局域电网内的火电机组启动后,将其与火电机组组成风储火系统并列运行,对提高电网的恢复速度具有重要作用。为形成风储火系统并使其在局域电网后续恢复过程中能够保持稳定,提出了一种在启动火电机组后储能型风电场的控制策略:在电池储能系统控制单元中采用基于控制器状态跟随的平滑切换控制方法,并通过对其控制策略的切换点进行调整,以使电池储能系统能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间实现由V/f控制到P/Q控制的无缝切换;在电池储能系统控制单元中建立附加惯性控制器和附加频率下垂控制器以提高风储火系统的频率稳定性,在双馈风电机组控制单元中建立附加电压下垂控制器以提高风储火系统的电压稳定性。仿真结果表明:利用所提调控策略能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间,使电池储能系统的控制策略进行平滑切换,并能使风储火系统在恢复局域电网内其它机组或负荷时保持稳定。     

考虑储能优化的直流微电网协调控制研究

文章提出一种基于移相控制双半桥变换器的独立直流微电网协调控制策略。该策略以稳定母线电压和平衡系统有功功率供需为主要目标,根据母线电压波动改变移相角控制储能电池功率,确保独立直流微电网稳定可靠运行。采用双半桥变换器可实现储能电池电气隔离,移相控制可提高双半桥变换器升压比,进而提高储能系统的安全性。利用Matlab/PSIM联合仿真平台搭建独立直流微电网模型进行分析,仿真结果表明该协调控制策略可稳定储能电池输出功率,扰动发生时电压波动小、响应速度快,有效提高了系统可靠性。     

超级电容器储能系统中DC/DC变换器先进PID控制改进方法

针对超级电容器储能系统中的DC/DC变换器为高阶、非线性的系统,采用传统的PID控制难以应对负载、电压突变等复杂情况,提出了一种将Fletcher-Reeves共轭梯度法控制的BP神经网络控制器与PID相结合的先进PID控制改进方法,解决了DC/DC变换器传统控制算法中稳态误差大、控制响应时间长的问题。同时也建立了微网模型,并应用改进算法进行了仿真。仿真结果表明,所提出的改进方法能够有效地改善DC/DC变换器端电压的控制效果,使超级电容器储能系统能有效地平抑微网在并网状态下PCC点的功率波动。     

电网故障条件下风储联合系统无功自适应控制

针对电网三相对称故障条件下风电场电压不稳定的问题,文章提出了一种基于神经元的风储联合系统无功功率自适应控制策略,该策略以风储联合系统公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)的电压和电流为控制器的输入,采用Hebb学习算法作为自适应律,以获得准确的无功补偿。通过动态调整控制器的参数,使储能系统协调风电达到自适应输出无功功率的效果,提高系统在电网故障下的电压稳定性和风电故障穿越能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性和正确性,与常规PI控制策略相比,文章所提出的控制策略可使风储系统迅速提供无功功率,PCC点的电压得到明显上升。     

利用剩余风电的感应储能供暖控制系统研究

为了解决我国北方地区风电的弃风问题,改进剩余风电供暖系统的直接消纳储能技术,改善电蓄热供暖控制系统中存在换能装置电热转化效率低下的问题,经过方案对比提出采用电热转换效率高、安全可靠性好的电磁感应加热装置作为供暖系统的换能装置。为优化储能水箱加热供暖系统的控制策略,针对系统给定的控制需求,采取前级附加给定温度模糊控制器串联后级感应加热模糊PID控制器的复合控制策略,使闭环加热系统的给定温度随室外温度的变化而调整;同时为了节约不可再生能源,降低损耗,采用与后级模糊PID控制器的输出构成闭环比值随动控制系统的加热循环流量协调控制策略。利用Matlab/Simulink软件进行仿真实验,结果表明：模糊PID控制特性明显优于传统PID控制,系统的超调量显著减少,动态调节速度明显加快;实现模糊控制和模糊PID控制复合与协调智能控制策略的网络化,提高了系统控制的实时性和可靠性,使系统控制性能大为提升。     

微网中储能系统的控制与分析

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可以通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功、无功功率大小,从而达到平抑电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。通过构建微网模拟环境,对比试验了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时的电压波动情况,验证了控制策略的有效性和正确性。     

考虑跨区多能源协调的交直流输电系统稳定性控制模型

我国已建成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网,如何有效保障交直流混联系统安稳运行是重大而紧迫的国家需求。文章针对含大规模风电的交直流混联系统稳定性问题,将动态逆方法作为鲁棒控制的内环,将储电、储热装置作为多能源进行协调,对模型不确定性进行外环鲁棒控制补偿。在H∞控制基础上进行了含风电的交直流混联弱送端系统μ综合的分析与设计,建立了考虑跨区多能源协调的交直流输电系统稳定性控制模型。仿真结果表明,文章所提模型保证了动态逆方法的鲁棒性,提高了交直流输电系统的控制性能。     

储能系统逆变器虚拟同步机控制算法研究

由于风力发电机等分布式电源的渗透率逐渐提高,对电力系统的无功平衡、电压质量和电压稳定性等因素也产生越来越多的负面影响。为提高电力系统稳定性和电压质量,以储能系统为后备支持,提出了基于虚拟同步发电机(VSG)控制的储能系统控制方法。该方法包括同步发电机(SG)的电气部分、励磁部分和机械部分,使变换器具有同步发电机的特性,可精确控制储能系统输出的有功和无功功率。最后通过Matlab/Simulink仿真模型验证了该控制方法的可行性。研究成果可为新能源并网系统安全控制提供参考。     

A novel line drop secondary voltage control algorithm for variable speed wind turbines

This paper addresses the design and implementation of the line drop secondary voltage control (LDSVC) for the doubly fed induction generator‐wind turbine (DFIG‐WT) complemented with reactive power allocation algorithm to achieve more efficient voltage regulation, reactive power compensation and to enhance the transient stability margin of the electric power system. The LDSVC is used to generate the local voltage reference, providing an improvement for overall voltage profile. The paper presents the influence of the integration of variable speed wind turbines‐based doubly fed induction generator (DFIG) while employing LDSVC for increasing the transient stability margin. This paper proposes an improved voltage control scheme, based on a secondary voltage controller complemented with an automatic gain controller (AGC). The scheme is applied to a wind energy system incorporating DFIG‐based wind turbines. The controller structure is developed and the performance of the self‐tuning AGC scheme is developed and analysed. The proposed controller is tested in response to system contingencies for different short circuit ratios. The performance of the secondary voltage control without and with AGC is verified. The influence of the AGC in improving the transient response and damping of voltage oscillations is verified. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于风电场并网中无功电压调节的UPFC仿真分析

以笼式异步电机为基础的风力发电机组并网运行时需要吸收大量无功功率,如果不能提供充分的无功补偿,会导致风电场电压跌落,部分风机脱离,系统无法正常运行。而统一潮流控制器（UPFC）具有控制线路潮流,提高电网稳定的作用,可以应用于风电并网之中。针对上述问题,在某一风场内的变风速条件下,用软件MATLAB/simu link建立基于恒速恒频异步发电机的风电机组并网模型并仿真,通过分析仿真结果,对比应用UPFC进行无功补偿前后风电场及电网的运行状态变化,证明UPFC可以调节带有风电场的系统无功功率和电压,维持电网稳定运行。     

A smooth co-ordination control for a hybrid autonomous power system (HAPS) with battery energy storage (BES)

The standalone hybrid power system constitutes a synchronous generator driven by a diesel engine, renewable energy source (wind) apart from a battery energy storage system. A coherent control strategy to regulate the voltage and frequency of the standalone grid is proposed in this paper. The system is simulated using Matlab/Simulink for preliminary validation and further tested on a laboratory prototype which involves a TMS320LF2407A DSP controller to digitally implement the control strategy. The dynamic behavior of the system is perused through the direct connection of an induction machine. The control strategy is verified for step changes in load and variation in wind power.     

超导储能对并网型风电场运行性能影响的仿真分析

采用超导储能(SMES)可以改善风电场并网运行的稳定性,针对风电系统中出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用超导储能安装点的电压偏差信号作为超导储能有功控制器的控制策略。为了验证这种策略的有效性,建立了风电机组和超导储能装置的数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。仿真结果表明,采用该控制策略不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

Voltage and Frequency Controller for a Three-Phase Four-Wire Autonomous Wind Energy Conversion System

This paper deals with control of voltage and frequency of an autonomous wind energy conversion system (AWECS) based on capacitor-excited asynchronous generator and feeding three-phase four-wire loads. The proposed controller consists of three single-phase insulated gate bipolar junction transistor (IGBT)-based voltage source converters (VSCs) and a battery at dc link. These three single-phase VSCs are connected to each phase of the generator through three single-phase transformers. The proposed controller is having bidirectional flow capability of active and reactive powers by which it controls the system voltage and frequency with variation of consumer loads and the speed of the wind. VSCs along with transformer function as a voltage regulator, a harmonic eliminator, a load balancer, and a neutral current compensator while the battery is used to control the active power flow which, in turn, maintains the constant system frequency. The complete electromechanical system is modeled and simulated in the MATLAB using the Simulink and the power system blockset (PSB) toolboxes. The simulated results are presented to demonstrate the capability of the proposed controller as a voltage and frequency regulator, harmonic eliminator, load balancer, and neutral current compensator for different electrical (varying consumer loads) and mechanical (varying wind speed) dynamic conditions in an autonomous wind energy conversion system.