光伏储放系统控制策略研究

分析薛家岛储放系统的配置情况,对集中储能系统双向变流装置(PCS)控制策略进行研究,提出考虑负荷峰谷电价的PCS控制功率曲线计算方法,根据电价波动和储能电池荷电状态的变化,确定PCS控制方法。该方法综合考虑储放系统平抑负荷波动的功能和经济收益,平价时段和低谷时段负荷比较平均,储能系统主要在低价时段充电,平价时段较少充电,高峰电价时段电站不从电网获取能量,由储能系统供给。     

风电功率波动平抑下储能出力与平滑能力的动态优化控制策略

风电场并网处布置储能系统能改善并网经济性,平抑风电并网功率波动。然而,储能出力优化电网运行性能受储能系统的功率、容量和能量状态等诸多因素影响。本文引入储能电池出力能力指标,设计了保护储能电池和保障并网功率平衡能力的多目标优化模型,提出一种基于储能荷电状态模糊动态调节的模型预测控制策略,在整体上保证储能出力最小水平,在局部储能高充/放电区域的时段内提高储能充/放电出力能力,并将本文方法与传统模型预测方法进行仿真对比。结果表明,在相同储能配置比例下,本文方法能有效平抑风电功率波动,综合指标均优于传统模型预测方法,在优化负荷功率波动的同时也提高了储能系统的功率支撑能力,平衡了储能输出和平滑能力的矛盾。     

基于SOC调控的用于抑制光伏波动的电池储能优化控制方法

针对平抑可再生能源功率波动的应用需求,在低通滤波原理的基础上,根据电池储能的荷电状态(SOC)实时调整滤波时间常数,分析了电池储能的能量与光伏发电功率波动之间的关系,提出了优化配置电池储能的功率和能量的计算方法。这种方法可以通过电池储能在光伏发电系统中的合理配置规划,大大简化电池储能在实际运行中的控制策略,避免电池的过充过放,优化电池运行参数,从而延长使用寿命。在Matlab中搭建了控制仿真模型,结果验证了该方法的可行性。     

考虑光伏校正的微电网储能容量优化配置

针对光伏微电网中储能容量优化配置时忽略光伏实际出力的问题,提出一种考虑温度和光照强度的光伏输出功率校正方法,建立光伏优化模型。其次以储能经济最优为目标,在满足负荷需求的基础上进行光储联合建模,并考虑负荷缺电率和能量溢出比的影响,对电网分时电价下5种储能电池分别进行容量配置和经济性分析。最后通过算例验证了所提模型更满足地域特性、符合光伏实际输出功率。所配置的结果表明,在项目周期内钠硫电池成本最高,功率型铅酸电池成本最低,全钒液流、锂电池和能量型铅酸电池总投资成本相当。     

独立运行模式下的微网实时能量优化调度

针对独立运行模式下的微网能量管理问题,提出微网实时能量优化调度方法。该方法将作为压频控制单元的储能装置的能量状态划分为4个区间,并缩减作为压频控制单元的可控型微电源的基点运行功率范围,以确保压频控制单元有足够功率调节裕量吸纳微网内的非计划瞬时波动功率。根据实时监测到的储能装置能量状态所处的不同区间及系统净负荷功率大小,采用不同的调度策略,并引入负荷竞价策略,增加了切负荷和卸荷作为功率调节手段。提出运行调度策略,建立负荷优化分配模型与负荷可中断优化模型。该方法不仅能实现独立运行的微网可靠、经济运行,还可减小微网对储能装置的容量配置需求。通过算例验证所提出方法的有效性。     

计及电动汽车和光伏—储能的微网能量优化管理

随着光伏发电和电动汽车的快速发展,电网的安全和经济运行受到了更多的关注,开展关于能量管理问题的研究有助于保证电网的稳定和高效运行。文中针对并网模式下计及电动汽车和光伏—储能的微网能量管理问题,研究了根据电动汽车电池的荷电状态进行能量管理的功率计算模型,提出了兼顾光伏出力、电动汽车充放电功率、电网电价时段划分及储能能量状态的能量管理策略。在此基础上,建立了以电动汽车充放电功率为优化变量,以减少微网运行费用为目标的能量管理模型,并采用基于遗传算法与粒子群算法的混合优化算法(GAPSO)进行求解。最后以实际微网为例进行仿真,结果验证了所述方法的有效性和可行性。     

户用型光储电站混合电池充放电控制策略研究

针对光伏发电间歇性和用电负荷多样性等引起户用型光伏电站母线电压频繁波动的问题,设计了一种含混合电池储能的光伏电站结构,以光伏发电作为分布式电源,采用能量型电池和功率型电池构成混合储能系统。为实现光伏母线电压的稳定,提出了一种低通滤波器与模糊控制相结合的混合储能系统能量管理策略。首先将系统直流母线波动功率分为高频分量和低频分量;然后利用能量型电池处理低频分量,功率型电池处理高频分量,实现电站母线电压的稳定;最后在母线电压稳定的基础上研究2种电池能量的再分配,有效延长了能量型电池的使用寿命。为验证策略的合理性,建立系统仿真模型,仿真结果表明文章所设计的策略很好地抑制了光伏直流母线电压波动,使波动控制在1.25%之内。     

不同时间尺度下基于混合储能调度的微网能量优化

针对混合储能系统中能量型和功率型储能的不同特点,建立了符合实际需求的微网经济优化模型。根据不同时间尺度提出了日前调度策略和实时调度策略。考虑到日前调度预测精度差的弊端,应用机会约束规划,以一定置信水平下满足备用需求作为可靠性约束,将最小运行成本作为优化目标,利用分时电价差异,优化协调各微源和储能系统出力。针对微网内风机、光伏和负荷等不确定性因素带来的功率波动,实时调度中应用1阶低通滤波算法平滑波动功率,并通过滑动平均滤波方法对滤波后的波动功率在混合储能中进行合理分配,使蓄电池储能承担更多低频功率波动,超级电容器承担高频波动。实时调度按照日前计划进行,实时监测各单元运行状态,并及时修正功率波动累积引起的日前计划偏差。     

能量产消者的分层控制策略研究

随着屋顶光伏、风机等可再生电源的大量普及,未来配电网中将会出现越来越多的能量产消者。为提高对可再生能源的利用率和实现对能量产消者的电能管理,本文提出了一种基于模糊控制理论的能量产消者分层控制策略。具体是将分布式电源出力和负荷功率、储能荷电状态值SOC（state of charge）及实时电价等作为模糊控制的输入量,经模糊推理、解模糊,确定能量产消者的运行模式。通过在Matlab/Simulink中搭建模型进行仿真,验证了该分层控制策略能够实现电能的合理分配以及提高可再生电源的利用率。     

分布式光伏/储能系统多运行模式协调控制策略

针对储能电站在现有配置下运行模式单一且不能充分发挥储能作用的问题,该文提出一种混合储能系统在平抑功率波动和峰谷电价套利2种模式下协调运行控制策略。平抑功率波动模式中,利用小波包分解对储能系统内部功率进行一次分配,并结合储能装置的荷电状态信息对一次功率进行修正,实现功率二次分配。峰谷电价套利模式中,依据分时电价和荷电状态信息确定储能系统充放电起止时刻,根据负荷实际大小确定其充放电功率实现用电负荷的经济运行。根据光伏实时波动情况,结合储能装置荷电状态信息,设计了2种运行模式的协调运行策略,实现源/网/荷/储能量的合理管理。在Matlab中搭建仿真模型验证了所提控制策略的准确性和实用性,并将控制策略应用到工程现场。     

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构,在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下,优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型,并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照,通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本;同时,不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。     

集群式岸电能量路由器供能精细化就地管控策略

统的能量路由器能量管理策略未考虑多台设备之间的柔性互联关系,且在港口应用中港机负荷的冲击性和新能源发电的波动性,使区域电网的可靠供电和经济运行面临挑战。为此,基于模糊逻辑控制提出了一种适用于集群式岸电能量路由器的供能精细化就地管控策略。该方法考虑了互联岸电能量路由器之间输出功率的耦合影响,并依据并网模式下可能的功率流向制定了保证电力用户经济效益的模糊控制规则,使储能输出电流根据电池荷电状态(state of charge, SOC)、电网电价以及各台岸电能量路由器净输出功率的变化进行动态调整。该方法计及了互联系统间的协同作用,构建了互联系统间各端口传输功率关系,有利于分布式能源跨台区协同消纳,且不需要上层调度控制,减少了对通信的依赖。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

智能电网下电力需求侧管理应用

研究了智能电网对电力需求侧管理(PDSM)的促进作用,建立了智能电网环境下的PDSM模型。一方面,模型中通过实时销售电价动态调整负荷需求,将发电侧统一出清的上网电价融入到实时销售电价模型中,同时为保证供电方有合理的利润,对实时电价进行了修正。另一方面,提出了紧急情况下利用智能设备削减负荷的具体操作方法,建立了智能设备控制技术模型,同时大规模接入分布式储能装置作为系统的备用容量,分析了分布式储能装置控制技术模型与智能设备控制技术模型的异同。基于MATLAB仿真技术,采用IEEE 30节点系统作为算例,仿真验证了所建PDSM模型的可行性。算例结果表明,通过实时电价的调整可将日负荷率提高2.788%,在紧急情况下利用智能设备和分布式储能装置控制技术可有效减少7.22%的高峰负荷。     

基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法

储能作为一种能量缓冲装置,可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。文中介绍了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法,该方法分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量;在传统限值管理的基础上,引入超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正,以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。最后,利用PSCAD仿真验证了所述方法的有效性。     

孤岛运行模式下微网实时能量管理策略

针对包含柴油发电机、光伏发电、储能装置以及负荷的独立微网系统,提出孤岛运行模式下微网实时能量管理策略。实时监测储能装置数据,对下一时刻储能装置能量状态进行预测,结合净负荷功率大小采用相应的调度策略。柴油发电机通常关闭作为备用电源,充当电压/频率支撑单元的储能装置不接受功率调度,通过留有一定调节裕量以自动吸纳微网内的剩余功率,非电压/频率支撑单元的储能装置接受功率指令调度参与负荷供电。当储能装置能量状态接近下限时,考虑柴油发电机计划开机时间提前将其开启,保证负荷不间断供电。柴油发电机投入运行后,建立能量优化模型。最后,通过实验验证所提策略的合理性,为孤岛运行模式下微网能量管理的实际工程应用提供指导以及参考。     

微电网跟踪调度计划双层双时间尺度实时控制策略

为了提升微电网跟踪调度计划的能力,并降低分布式电源和负荷的功率波动对跟踪效果的影响,提出一种利用由超级电容和电池储能组成的混合储能系统跟踪调度计划的双层双时间尺度实时控制策略。上层基于模型预测控制方法建立日内滚动优化模型,结合分布式电源和负荷的超短期功率预测结果,综合考虑一段时域内的跟踪偏差及混合储能系统的功率和荷电状态对跟踪调度计划进行滚动优化;下层在上层优化结果的基础上,采用基于荷电状态的混合储能系统实时控制策略对超级电容和电池储能的实时功率进行协调分配,进一步降低分布式电源和负荷的实时功率波动对跟踪效果的影响。通过仿真算例对所提控制策略进行验证,结果表明:所提策略不但实现了良好的实时跟踪调度计划的控制效果,而且优化了超级电容和电池储能的荷电状态。     

提高光伏微网电压稳定性的储能设备控制策略研究

储能设备及其控制策略对于保证微网电压稳定具有重要意义。针对提高光伏电源并网状态下的微网电压稳定水平与抗扰动能力,对光伏电源并网储能装置的功率协调控制策略进行研究。首先以蓄电池作为主要储能单元,通过检测光伏电池与负荷功率差确定充放电控制器Buck-Boost工作模式,使储能装置能够同时平抑光照强度与负荷变化造成的功率波动,稳定DC母线电压水平。其次,对系统能量进行协调控制管理,使光伏电池和储能装置协同工作,蓄电池与超级电容器协调出力,进一步快速维持直流母线电压稳定。通过LZ电压稳定检测指标及PSCAD平台仿真,计算储能装置停运与投运状态下的电压稳定水平,验证储能系统在双向变换器协调控制下能够有效维持交流端母线电压稳定性,达到设计目的。     

基于小区源-储-荷协同的微网多能协调控制策略

小区光伏配备的储能装置容量有限且运行模式单一,不能充分发挥储能作用。文中将天燃气储气备用、空调可控负荷产生的虚拟储能与储能装置一起组成储能系统,提出使储能系统在光伏平抑波动、电网有功功率波动和峰谷电价套利3种模式下协调运行的控制策略。在光伏平抑波动和电网有功功率波动模式中,利用小波包分解得到虚拟储能输出功率参考指令,根据空调、燃气管道等状态信息得到虚拟储能输出功率,储能装置根据荷电状态选择性地作为虚拟储能的后备。峰谷电价套利模式中,利用储能装置空闲时段并结合分时电价信息进行充放电控制。3种模式协调运行,可实现小区源-储-荷能量管理。在Matlab中仿真不同模式组合下储能系统的输出功率,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

深圳宝清站电池储能系统实时数字仿真研究

深圳宝清电池储能站示范工程是大容量电池储能站在国内的首次应用。为了验证这个兆瓦级电池储能系统,采用实时数字仿真手段,系统地完成了南网兆瓦级储能系统控制保护装置功能、动态性能以及高级应用功能的研究和测试。试验结果表明,能量转换系统控制保护装置基本功能与预期设计相符;高级应用功能中削峰填谷控制策略基本正确;在模拟的各种试验方式下动作逻辑未见异常。     

一种混合储能参与电网一次调频的充放电策略

为了提高新能源高渗透率下的交直流混联系统的频率稳定性,采用功率型储能和能量型储能组成的混合储能系统参与电网一次调频。提出了含混合储能的电网一次调频仿真模型,针对功率型储能在运行过程中可能出现的功率不足或荷电状态不足导致的无法持续、有效地改善电网的一次频率调整问题,设计了混合储能的充放电响应策略,使得电网在遭受幅度较大或持续性较长的负荷扰动时,能量型储能可以辅助功率型储能进行调频,同时可以避免能量型储能频繁动作,以延长其电池寿命。依托某省实际电网算例,仿真验证了所提出的混合储能充放电策略对改善电网一次调频的有效性,并分析了混合储能容量配置与电网可承受的最大负荷扰动的关系。