在线供电模式的移动储能装置控制策略研究

在线供电模式的移动储能装置含有两台PCS,其中一台PCS做AC/DC变换,另一台PCS做DC/AC变换,且做DC/AC变换的这台PCS无论在储能系统并网还是离网的状态下,使得其一直都处于运行状态,保证系统不间断工作。本文基于移动储能装置的系统拓扑结构,研究适用于实现在线供电模式下运行的储能装置系统的控制策略,最后通过Matlab/Simulink软件对储能系统在电网电压正常、电网电压不正常等情况进行仿真分析,本文仿真结果表明,本文所研究的在线供电模式的移动储能装置控制策略的有效性。     

适应多类型电网故障的储能系统预测电流控制与LVRT策略

为了实现储能装置的功率转换系统(Power Conversion System,PCS)在电网发生对称和不对称故障时的低电压穿越LVRT(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制,考虑到目前PCS控制方面的不足之处,通过分析预测电流控制原理,推导α-β坐标系中PCS瞬时功率方程,设计了一种电网故障情况下PCS的LVRT控制策略。建立基于PSCAD的84 kW储能电池PCS系统,针对电网多类型故障进行仿真;在已有控制策略经过仿真验证之后,又将该策略移植到硬件设施中进行实验。仿真结果表明,该控制策略可以有效实现储能系统的低电压穿越功能。     

电池储能系统双向PCS的研制

传统单向PWM整流器或单向PWM逆变器已经满足不了电池储能系统的要求。因此提出了一种新型双向功率变换器(PCS)拓扑,它不仅能满足电池的充电、放电要求,而且还能在电网断电时,对关键负荷进行供电。介绍了该双向PCS拓扑的工作原理,并对双向PCS 3种工作模式的控制策略进行了研究,在此基础上,研制了一台12 kW电池储能系统双向PCS,成功用于钒电池储能系统中。实验结果表明,此处设计的双向PCS功能强大、性能优良,能广泛应用于电池储能系统。     

储能型MMC-HDT的无源控制及模式切换控制策略

针对智能煤矿建设的需求和煤矿井下电网存在的问题，提出了一种含有储能模块的储能型模块化多电平混合式配电变压器（MMC-HDT）。首先，对提出的储能型MMC-HDT进行建模，并考虑电网故障和储能荷电状态（SOC）给出四种工作运行模式。其次，根据MMC-HDT交流侧的端口受控耗散哈密顿模型（PCHD）设计无源控制器。最后，设计四种工作运行模式的切换控制策略。实验结果表明，所提控制策略在储能型MMC-HDT中，馈网电流稳态总谐波畸变率进一步降低，有效限制电压故障时馈网电流无限制突增；在任何电网电压故障状态下，均可以实现负荷电压保持在额定值处，可以实现不间断供电的功能，提高了配电系统的可靠性。     

在线供电模式的储能系统变流器原理及拓扑研究

在线供电模式的移动储能装置含有两台PCS,其中一台PCS做AC/DC变换,另一台PCS做DC/AC变换,且做DC/AC变换的这台PCS无论在储能系统并网还是离网的状态下,使得其一直都处于运行状态,保证系统不间断工作。本文基于移动储能装置的系统拓扑结构,分析移动储能装置两台PCS的原理及拓扑,并构建其数学模型。本文的研究对在线供电模式的移动储能装置控制策略的研究具有很大的意义。     

储能系统并转离无缝切换的控制策略

针对储能系统并转离无缝切换的需求,在在线互动式拓扑的基础上,提出一种可以实现静态开关(STS)快速关断的控制策略。储能系统应用该控制策略可以在电网异常时2 ms内切换至离网运行,解决了在线互动式拓扑应用在三相系统中因自然关断时间超过5 ms而无法为负荷提供不间断供电的问题。此处对STS实现快速关断的原理进行详细分析,对提出的控制策略进行具体阐述,建立了相应的仿真模型,对比了引入控制策略前后在电网侧发生短路的极端情况下的运行差异,最后搭建了一套250 kW实验平台,模拟了电网异常时并网转离网的切换测试。仿真对比结果和实验结果验证了该控制策略的有效性。     

T型三电平PCS电能质量辅助治理控制策略

储能变流器(PCS)是储能介质与电网或负荷的接口,主要承担储能介质与电网或负荷的能量交换.为提高PCS的利用率,解决非线性以及不平衡负荷对电网电能质量造成的不良影响,提出一种混合坐标系下基于比例积分(PI)+矢量PI(VPI)的电能质量辅助治理控制策略.在同步旋转坐标系下,通过PI控制器实现基频有功功率、无功功率的控制,而VPI控制器实现不平衡负荷下的负序电流补偿;在两相静止坐标系下,通过VPI控制器实现各次谐波及其不平衡分量的分频补偿.实验结果证明PCS的电能质量辅助治理控制策略可有效改善电网电能质量.     

基于电池储能的并网变换器在风电系统中应用及其控制

为解决风力发电直接并网会对电网产生很大冲击的问题,提出了一种基于电池储能的并网变换器,该并网变换器在风电系统应用中能平抑风电功率波动,在电网发生故障时提供无功功率,孤岛运行状态下向当地负荷提供不间断供电,并在电网恢复正常运行后,实现从离网到并网的快速无冲击切换。在MATLAB/SIMULINK中搭建了基于电池储能的并网变换器模型,仿真结果验证了分析的正确性。     

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。     

智能开关设备防火墙系统在配电网中的应用研究

通过对配电网络拓扑结构、对等通信技术、继电保护理论的研究,引入就地故障隔离和配电网络重构的概念,以快速故障检测、同步闭锁、故障定位、快速故障隔离、恢复供电、自适应供电方向、自适应配电网络拓扑结构为导向,使故障仅影响故障所在区段的线路,而不会影响到其他正常区段的线路供电,从而使电网内部实现建立"防火墙"的目的。介绍了智能开关设备防火墙系统的逻辑研究和数据采集技术研究,设计了系统具体实施方案,包括网络化保护功能开发,系统调试、维护及管理功能开发和主站监控系统开发,通过对智能开关设备防火墙系统的实施研究,缩短了故障隔离和恢复供电时间,可适用于各种复杂配电网网络拓扑结构,可用于短路器或者负荷开关,对提高配电网供电可靠性和智能化具有重要意义。     

基于断路器动作时序的双极性直流微电网保护方案

含电压平衡器的双极性直流微电网能够实现多电压等级的负荷供电,应用前景广泛,但仍缺乏相应的直流馈线故障隔离与定位方案。为此,引入故障场景下的选极可靠系数,建立了直流馈线单极和极间短路故障灵敏检测判据,并通过电源出口断路器的快速跳闸和并网变流器出口断路器的延时跳闸相互配合,实现了故障元件准确隔离和故障区段精准定位。最后,改进了直流微电网多储能DC-DC变流器的电压控制策略,由此形成了应对直流馈线故障的完整保护方案。PSCAD仿真结果表明,所提方案能够实现不同直流馈线故障的可靠辨识与区段定位,结合相应控制策略可显著提高单极故障下非故障极的运行稳定性和供电连续性,且经济性较优。     

储能电池参与电网快速调频的自适应控制策略

为充分利用储能对电网调频性能的改善作用,对储能电池参与电网快速调频的控制策略展开了研究。通过分析含储能电池的区域电网幅频特性,得到电网可承受的最大负荷扰动范围;兼顾电网调频控制要求和储能电池容量限制因素,提出一种考虑储能电池荷电状态(SOC)因素的调频自适应控制策略,并给出了储能电池参与调频的时域评价指标;最后以典型区域电网为例对该策略进行仿真验证。结果表明:所提策略能较大幅度提升区域电网所能承受的负荷扰动最大值,即改善电网的抗干扰能力;相较其他控制策略,其在短时扰动(阶跃负荷扰动)工况下,改善频率指标的效果更为显著,而在长时扰动(连续负荷扰动)工况下,其在储能电池SOC指标效果上更有优势。研究结果验证了所提方法的有效性和优势。     

电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略

开展保底电网的研究是落实国家能源局关于坚强局部电网规划建设实施方案的重要举措,储能技术的应用可完善严重故障下保底电网按局部电网独立运行的能力。针对这一问题,提出了一种电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略。首先,探讨了电化学储能在保底变电站中的接入方式,并根据灾害期间的供电负荷发展水平制定了电化学储能的容量配置方案;然后,提出了电流补偿方法、相位补偿方法以及相位预同步方法等,以实现保底变电站在并网转孤网、孤网转并网运行期间的平滑切换,完善了储能系统的抗灾控制策略;最后,以广东沿海某地区电网的保底变电站为例仿真验证了所提方法的有效性。     

基于谐振开关的并联型统一电能质量控制器

多种新能源发电的接入和负荷容量的快速增长,使得配、用电系统短路电流限制问题突出,同时大量重要负荷对电压骤降为代表的电能质量问题非常敏感,严重的话会退出正常运行并造成巨额经济损失。基于谐振开关的并联型统一电能质量控制器(Shunt-unified Power Quality Controller,S-UPQC)利用触发导通晶闸管形成的并联谐振电路构造出可快速切换的开关,既能对线路故障电流进行快速抑制,又可当电网电压骤降时将敏感负荷与故障电网快速隔离,依靠自身储能为负荷提供不间断供电。此外,S-UPQC还具有动态无功和谐波补偿的能力。针对S-UPQC典型算例建立的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型,验证了有效性。结果表明,发生电压骤降时S-UPQC切换时间不超过1.5 ms,发生线路短路时,故障电流可在半个周波内被有效抑制。     

新型网络备自投系统的研究与应用

针对电网运行中普遍存在的串联供电结构,提出了一种新型串联网络备用电源自投系统(以下简称网络备自投系统)的概念。该系统基于"广域实时采样、实时交换数据、实时判别、实时控制"的思想来实现网络备自投。当电网发生故障时,通过实时接收串联网络的全景信息,进行综合逻辑判断,确定故障位置,执行故障隔离方案,快速合上备用电源开关,使供电网络快速准确的恢复。该系统能够根据串联网络中的变电站数量自适应调整控制策略,经过现场调试测试,已在贵州安顺电网中投入运行。     

保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法

以台风灾害为例提出了保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法。首先,基于配电网韧性量化,给出了配电网应急响应期间内的年综合失负荷成本模型;其次,为描述灾害的时空特性以及灾害攻击造成的线路故障不确定性,构建了多阶段多区域配电线路故障状态不确定集;最后,考虑规划决策集、多阶段多区域配电线路故障状态不确定集和系统运行集,建立了以线路加固年投资成本、储能配置年投资成本和年综合失负荷成本最小为优化目标的两阶段鲁棒优化模型,并采用column-and-constraint generation (C&CG)算法求解。以IEEE33节点配电网算例和广东某地区实际电网算例仿真分析,结果表明所提规划方法具有较好的韧性提升效果和经济效益,能够有效保证灾害期间重要负荷不间断供电。     

基于双层MPC的多源孤岛微网经济运行控制策略

含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛微网为偏远地区的能源供给提供了有效的解决途径,但是由于光伏出力与负荷需求的双重不确定性,目前尚缺乏行之有效的能量控制策略以同时保证孤岛微网的供电可靠性与经济性。如何在不间断供电的基础上,实现多源孤岛微网的经济运行已是电网公司亟待解决的新问题。为此,提出了一种基于双层模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的多源孤岛微网经济运行控制策略,以实现运行成本最小化,同时减小负荷和光伏功率波动带来的不利影响。通过仿真分析中国西北某村的经济运行成本验证了所提控制策略的有效性。     

基于多功能储能变流器的微电网电能质量综合补偿策略

为提高储能系统的利用率,改善微电网与电网并联运行下的电能质量,本文首先在分析非线性、敏感性负荷模型特征对并网点电压谐波分量扰动的基础上,提出了一种基于多功能储能变流器(power conversion system,PCS)的微电网电能质量综合补偿策略,在不改变储能变流器运行状态的前提下,结合多目标补偿电流的生成原理,利用PCS闲置容量快速并精确地选择性补偿谐波、无功及不平衡电流,以实现对并网电流补偿分量在畸变电压干扰下的输出电流控制,最后,搭建含储能装置的微电网系统,并对所提出的控制策略进行相关实验,结果表明其具有较好的电能质量治理能力.     

双馈风力发电系统的低压穿越运行与控制

根据紧急电网规程要求,风电场须具备外部电压故障下不间断运行能力,即电网故障时风电机组应能保持与电网连接并向系统不间断供电。由于双馈感应发电机（DFIG）励磁变换器容量有限,电网故障时会产生转子过电流和变换器直流环节过电压,须实行保护和控制。讨论了外部电压骤降下DFIG风电系统的低压穿越控制策略和保护方案,并对一台1．5Mw商用DFIG风电系统进行了仿真研究。结果表明快速短接保护装置（Crowbar）的切除时刻和所用串联电阻大小对故障电网恢复和变换器保护有较大影响。配合Crowbar而采用串联电阻及改进网侧变换器控制策略的方式,可以实现DFIG成功穿越定子剩余电压为15％的电网骤降故障,且无需吸收大量无功功率,有利于电网的恢复。     

含分布式储能系统的交直流混合配电网负荷恢复策略

当交直流混合配电网发生故障时,可通过合理调用故障区域内的分布式储能系统,配合制定合理的电压源型换流器控制策略,确保重要负荷持续稳定供电.针对交直流混合配电网特殊的网架结构和电气特性,构建了交直流混合配电网负荷恢复模型,所提出的负荷恢复模型以负荷中断时长和电量缺额最小为目标函数,通过嵌入贪婪搜索机制的快速非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,得到故障状态下分布式储能及电压源型换流器的最优控制策略.最后通过算例验证了所提方法的有效性,在配电网发生故障后能够快速形成负荷恢复方案,且系统在故障状态下的充裕度随着储能容量的提升而提高.