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。     

电池储能平抑风电功率波动的预测控制方法

风电波动性和随机性严重影响电力系统安全稳定性。为了平抑风功率波动,提出了一种基于模型预测控制(MPC)原理的平抑风电功率波动的电池储能控制方法。该方法利用风电场超短期功率预测信息,以并网风电功率的波动范围、电池储能荷电状态(SOC)、储能出力大小等为约束,通过滚动优化实现对储能的优化控制。算例表明,该方法既能有效平抑风电功率波动,又能超前控制储能SOC值,维持储能的平滑能力,避免储能过充过放。     

基于概率预测的混合储能平抑风电波动随机优化调控方法

在风电场中安装不同类型的储能设备可以有效平抑风电波动,减少风电不确定性给电力系统安全运行带来的影响.对于由风电场和混合储能系统构成的风储混合系统,提出了基于概率预测的混合储能平抑风电波动随机优化调控方法.首先,通过风电概率预测结合多元Copula函数生成具有时间相关性的风电场景集;随后,提出自适应变分模态分解方法计算并网风电功率和混合储能系统充/放电功率的目标预调度值;接着,基于所获得的预调度目标功率,考虑储能充/放电循环次数约束和存储能量机会约束,构建并求解了混合储能平抑风电波动随机优化调控模型;最后,通过算例分析说明了所提混合储能平抑风电波动随机优化调控方法的有效性和经济性.     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

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。     

结合风功率预测及储能能量状态的模糊控制策略平滑风电出力

在风电并网处加入储能系统,可以有效地平滑风力发电系统的并网功率,满足电网规定的波动范围。而基于储能荷电能量反馈的储能控制策略,可以在保证并网功率要求的同时,尽量避免储能电池过度充/放。在此基础上,提出一种基于相空间重构–随机森林风功率预测模型和储能荷电能量反馈的模糊控制策略。基于预测未来风功率变化评估功率波动水平,并结合储能当前荷电状态,利用模糊控制器调节储能系统出力。在保证风电平滑前提下,减少储能电池进入平抑能力死区时间,维持储能系统平抑波动水平。最后,通过将仿真算例结果和传统方法对比,验证了所提控制策略的优越性,即可以在相同储能配置比例下达到更低的功率波动指标要求和更少的储能死区时间。     

超导储能蓄电池混合储能在风力发电中的应用

风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响,需要电力储能装置来提高并网性能,而常用的单一电池储能由于受到充放电次数的限制而易损坏。在建立用于平滑风电功率波动的超导储能和电池储能的混合储能模型基础上,设计超导储能用于平抑高频尖峰功率,电池储能用于平抑低频波动功率,并给出了两种储能装置的功率和容量确定方法。算例的仿真结果表明该方法同单一电池储能相比,可以有效地平抑风场并网的功率波动并减小电池的功率等级,减少电池的充放电次数和放电深度,从而延长了电池使用寿命。     

储能电池平抑风功率波动策略

为了平抑风功率波动,并优化风电场出力特性,基于双电池组拓扑结构的电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)提出了在短期内平抑风功率波动的新型控制策略。该策略基于即时控制策略,把未来风功率波动对当前储能电池充放电行为的影响纳入考虑范围。双BESS则根据策略需求进行充电或放电,任一电池组电量达到满充或满放,则两组电池的工作状态同时切换。在新型控制策略中通过风电预测并结合滚动优化法实现双BESS动态控制。实践表明该策略在风电出力特性上不仅取得了较好的平抑效果,而且能降低因储能容量不足引起的瞬时大功率波动。在电池特性上,由于采用双BESS,很大程度上降低了电池充放电次数,延长了电池寿命。     

基于附加风功率预测的风电功率波动平滑控制

为改善风电场出力平滑性,提高电网调峰能力,在现有电池储能系统(battery energy storage system,BESS)平滑风电功率波动控制策略的基础上,提出了一种基于附加风功率预测的BESS平滑风电功率波动的并网控制策略。该方法在不改变BESS现有平滑控制策略的基础上,将风电功率超短期预测技术应用于平滑控制,考虑了未来的风电出力波动对BESS的当前充/放电行为的影响,在满足风电场出力波动限制要求的基础上,优化BESS充/放电动作,防止BESS过充/放电,延长BESS的使用寿命。该控制策略包括3部分:现有平滑控制部分、附加风功率预测控制部分和总体修正部分。利用某地实测数据对某风电场与BESS联合系统进行了研究,结果证明了该控制策略的有效性。研究结果对BESS的工程应用具有指导作用。     

采用自适应VMD与能量管理控制的混合储能平抑风电波动策略

采用燃料电池/电解槽/储氢罐/超级电容构建混合储能系统来平抑风电功率的波动性,实现风电平滑并网.针对风电功率的波动特性,结合风电并网波动率标准,提出自适应VMD算法,实现风电功率的自适应分解,得到风电并网功率和混合储能系统功率指令,根据燃料电池和电解槽出力需求,结合超级电容的荷电状态和储氢罐的储氢状态,提出一种能量管理控制策略,实现储能系统内部功率分配.算例结果表明,所提算法能自适应实现风电功率的最优分解,所提控制策略能完成储能系统内部功率的合理分配并有效地平滑风电出力波动,同时保证超级电容的荷电状态、储氢罐的储氢状态工作在合理区间.     

考虑储能电池运行寿命的风电功率波动平抑方法研究

储能应用于风电功率波动平抑时，存在有效平抑波动功率与减小储能电池负担难以协调的问题，导致风电功率波动平抑效果不佳或储能电池负担增大。针对以上问题，提出了一种改进的自适应滑动平均滤波算法，在满足1min和10min双时间尺度的风电并网功率波动率标准下，对风电功率进行自适应分解，不仅获得了满足风电并网标准的并网功率参考值，还减小了需要储能电池平抑的波动功率，然后采用双磷酸铁锂电池来平抑波动功率，同时考虑荷电状态(state of charge,SOC)反馈，通过检测储能电池SOC的值，判断其是否达到充电上限或放电下限，以此防止过充过放电对储能电池运行寿命的影响，运用雨流计数法寿命评估模型对储能电池运行寿命进行评估。算例表明，所提算法能够根据风电功率波动率的大小在线实时调节滑动窗口的大小，实现风电功率的分解，从而有效地平抑了风电功率波动，并且降低了储能电池的负担，延长了其使用寿命。     

基于NCP理论的光滑牛顿法在无功优化中的应用

采用经典的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数。依据非线性互补理论,构造NCP函数,将KKT条件中的不等式约束转换为等价的非线性方程,然后用牛顿法求解。用同样的方法来处理离散变量,即构造一个与离散变量的约束条件等价的离散NCP函数,嵌入牛顿法中迭代计算。最后,由经典IEEE系统的计算结果表明：该算法收敛速度与传统方法相当,能有效降低网损,具有大范围收敛性。     

开关电源输入平波电路的设计与实现

介绍了基于二端口网络的开关电源输入平波电路设计的一般原理和方法。该方法通过对平波电路输入导纳和输出阻抗的设计,能保证平波电路在对高频分量具有良好平波效果的同时,尽可能减小对低频分量的衰减,而且在平波的同时不影响电源的负荷能力。依据该原理设计的四阶直流线路平波器应用到了工程实际,运行结果表明该原理具有良好的工程实践性。     

开关电源输入平波电路的设计与实现

介绍了基于二端口网络的开关电源输入平波电路设计的一般原理和方法.该方法通过对平渡电路输入导纳和输出阻抗的设计,能保证平波电路在对高频分量具有良好平波效果的同时,尽可能减小对低频分量的衰减,而且在平波的同时不影响电源的负荷能力.依据该原理设计的四阶直流线路平波器应用到了工程实际,运行结果表明该原理具有良好的工程实践性.     

用于混合储能系统平抑功率波动的小波变换方法

由锂电池和超级电容组成的混合储能系统(HESS)被广泛用于平抑电力系统中的功率波动,将低频功率分量分配给锂电池发挥其能量优势,将高频功率分量分配给超级电容发挥其功率优势.小波变换具有多尺度分解能力,能够根据储能介质特性更加合理地分配波动功率.基于储能介质的等效时间,提出了量化储能介质频率特性的方法.小波基的选取和分解层数的优化是小波变换的2个关键因素,直接影响波动功率的分解结果.采用互相关系数之和兼顾HESS的高、低频功率分量,选取合适的小波基.建立了储能介质频率特性与小波变换分解层数的关系,用于优化分解层数.仿真结果表明所提方法能够充分发挥储能介质的自身优势.     

基于不同可调度热源的风电出力平滑模型

风能具有随机性和间歇性,导致风电出力具有波动性。计及供暖热源机组爬坡速率、发电出力与供暖出力间约束以及热源距离用户的供暖热水管道距离等因素,以等效风电出力波动最小为目标函数,建立基于不同热源机组的风电出力平滑模型。提出利用电力热泵作为补偿热源,将爬坡速率作为热源机组进行出力调节的响应约束,同时将热源距离用户的供暖热水管道距离转化为热水输送时间,作为风电出力调度的关键参量。模拟计算表明：1）新型风电出力调度方法可以有效平滑风电出力;2）基于不同热源的风电平滑效果存在差异,使用抽凝式热电联产机组的调节效果最好     

平抑风电波动的混合储能系统的容量配置

风电功率波动对电网造成不容忽视影响。用滑动平均法平滑风电功率,降低风电并网对电网的影响。滑动窗口的选取具有随机性,直接影响平滑效果。该研究提出滑动平均和标准校正的组合方法,分离出并网分量和储能分量。混合储能系统采用小波分解算法,可以有效地解耦出电池及超级电容器分量。对各储能分量统计分析,证明它们均服从t location-scale分布。在不同置信水平和容量下,以波动量的均值、方差、波动范围及波动点数为指标,分析混合储能系统的平抑效果。     

用于平抑风电波动的飞轮储能阵列容量配置方法

随着我国风力发电的快速发展,风电输出功率的随机性和波动性使得电网调频难度加大,为解决此问题,可采用大容量高功率飞轮储能系统进行平抑,因此亟需研究飞轮储能阵列的容量配置方法,增大系统的利用率并降低初始投资成本。通过建立250 kW/50(kW·h)大容量高功率飞轮储能单元模型,引入相应单元以及阵列控制策略。基于低通滤波方法,在考虑储能阵列的充放电效率以及荷电状态的条件下对储能阵列容量配置计算进行了研究。针对容量配置过程中由于充放电效率而引发的容量配置过大的问题,提出了一种电量调节控制策略,以及一种飞轮储能阵列容量配置方法,通过调整充放电功率指令,减少储能单元数量,实现储能阵列利用率的增大并降低初始投资成本。以储能配置不超过风电场装机容量的20%为约束条件,针对山东某风电场实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的飞轮储能阵列容量配置方法。     

基于模糊控制的混合储能平抑风电功率波动

风电功率波动对电网造成不容忽视的影响。风电并网处加入混合储能系统可以有效地降低风电对电网的影响。首先按照风电并网波动量要求,估算出某时刻的预估风电波动量。然后根据风电预估波动功率以及电池当前的能量状态建立模糊控制器,输出平抑系数K1,并计算出混合储能系统的实际输出功率以及风储并网功率。最后利用需混合储能SOE变化量以及超级电容器当前能量状态,建立模糊控制器,输出分配系数K2,计算当前超级电容器和电池的实际输出功率,并实时更新混合储能的能量状态。通过算例证明,在混合储能容量充足和不足的情况下协调控制算法均可靠、有效,并且能够充分解决混合储能使用寿命和风电功率波动平抑度之间的矛盾。     

计及群控电热泵的微网联络线功率平滑策略

为有效平滑电-热联合型微网的联络线功率波动,提出一种基于电热泵和蓄电池的协同控制策略。考虑电热联合微网的运行特征及能量交互方式,基于电热泵的运行特性建立电-热能量转换模型。通过分析电热泵群优先度序列,计算电热泵群可运行数量与状态切换序号指针。考虑机组启停的调控限制,采用集群控制算法计算电热泵群开关序列。基于储能荷电状态以及电热泵实际出力状态,分别建立蓄电池、电热泵功率分配权函数,将联络线的波动功率在蓄电池与电热泵群间进行分配。算例结果表明,该策略能够通过电-热能量协同控制实现微网联络线功率平滑,同时提升电-热联合型微网的互补经济性与能量综合利用效率。