微电网混合储能系统充放电控制策略研究

考虑到由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统有利于稳定微电网直流母线电压和优化充放电过程,提出了一种基于直流母线电压稳定的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略以直流母线电压稳定为控制目标,实现混合储能系统外部功率平衡,结合超级电容的快充能力和蓄电池的续充能力,以超级电容电压和蓄电池的荷电状态为判断条件,实现混合储能系统内部功率平衡。在Matlab/Simulink环境构建孤岛模式下微电网混合储能系统模型,分析了微电网混合储能系统在负荷功率波动时的运行特性,仿真结果验证了该控制策略在稳定直流母线电压同时降低了蓄电池的充放电次数。     

基于混合储能荷电状态的光伏直流微网系统能量分配策略

针对混合储能系统在平抑光伏波动以及负荷投切时荷电状态(SOC)易越限问题,提出一种基于混合储能SOC的多模式协调控制策略。在传统低通滤波功率分配的基础上,提出一种基于超级电容荷电状态的动态功率修正策略,使超级电容出力后SOC向安全状态恢复;同时,为避免蓄电池频繁切换充放电状态,在其响应环节加入优化后的延时控制。此外,根据光伏出力情况、混合储能SOC,设计出满足直流微网系统动态平衡的六种运行模式,实时调节各储能单元出力情况。在MATLAB/Simulink中搭建了光伏直流微网混合储能系统仿真模型,仿真结果表明所提策略在各工况下均能稳定运行,有效延长了储能介质使用寿命。     

基于SOC状态反馈的混合储能功率优化策略

文中储能系统功率优化分配以一阶惯性滤波系统为基础,介绍了滤波系数的确定方法,首先提出了基于频谱分析的混合储能系统功率分配方法,根据频谱分析结果,确定波动功率在蓄电池与超级电容之间的分配;在频谱分析的基础上,进一步提出了基于SOC状态反馈的混合储能系统功率优化分配方法,并采用模糊控制,根据储能系统荷电状态SOC的值实时调整系统的滤波时间参数,从而实现超级电容-蓄电池储能系统的长期有效运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建微电网仿真模型,并设计仿真方案,通过仿真验证所提混合储能系统功率优化分配策略的有效性。     

混合储能系统二次功率分配及交互控制策略在直流微网中的应用

针对含随机性、间歇性可再生能源的微电网中储能装置自身容量有限带来的问题,提出了混合储能系统二次功率分配及交互控制策略。文章该策略依据超级电容的荷电状态（state of charge,SOC）确定系统的工作模式。文章详细分析了各工作模式下松弛终端的协调控制方法。在临界极限充放电模式下,引入交互修正电流的概念,根据电压变化率的大小确定交互修正电流的作用区间,使超级电容的荷电状态向稳定的方向变化;在系统极限充放电模式下,提出计及充放电量并考虑SOC恢复的改变滤波时间常数的二次功率分配及交互控制策略。最后将所提控制策略应用于直流微电网中进行仿真,结果表明,该控制策略可以增强储能装置的可靠性,实现荷电状态的自恢复,减少超级电容的能量配置。     

基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略

以稳定直流母线电压和优化蓄电池工作过程为目的,提出了一种基于电压下垂法的直流微电网混合储能控制策略。该控制策略根据直流母线电压信息,利用超级电容快速补偿母线功率缺额的高频部分;通过蓄电池对超级电容进行能量补充,间接补偿母线功率缺额的低频部分;利用超级电容电压不能突变的特点,实现对蓄电池电流的平滑控制。控制系统以直流母线电压、超级电容电压及蓄电池荷电状态为判断条件,自动切换工作模式。实验表明,该控制策略可自动调节蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,有效地减小了蓄电池充放电次数,延长其使用寿命。     

基于荷电状态的混合储能系统协调控制策略

为优化混合储能系统运行状态,提出了一种新型混合储能分层协调控制策略,包括上层能量管理与下层混合储能控制。上层能量管理层根据微电网母线电压、频率以及混合储能系统综合荷电状态（SOC_HESS）,利用模糊逻辑算法优化混合储能系统的充放电功率,使得储能设备的荷电状态维持在合理范围。下层混合储能控制层在低通滤波器的基础上根据磷酸铁锂电池和超级电容器各自的SOC,建立分配功率修正算法,优化储能单元的SOC状态。仿真实验证明,所提出的基于荷电状态SOC的分层协调控制,有效地降低了混合储能的SOC的变化范围,防止储能设备的过充或过放。     

接入电力电子变压器的光伏及混合储能协调控制策略研究

针对级联型电力电子变压器（power electronic transformer,PET）低压直流端口接入光伏发电和蓄电池与超级电容组成的混合储能系统的应用场景,提出了一种基于 PET 低压直流电容瞬时功率缺额的超级电容定功率控制参考值确定方法;在此基础上提出一种基于储能荷电状态、直流母线电压和 PET 功率缺额的光...     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略

采用蓄电池和超级电容构建混合储能系统以平抑风电场输出功率波动,实现风电平滑并网。首先,针对不同风电出力场景下风电功率的波动特性,结合风电并网波动标准和混合储能系统性能特点,实现风电功率的自适应小波包分解和储能初级功率分配,得到风电并网功率和混合储能初级功率指令;其次,在混合储能系统内部,根据超级电容的荷电状态,利用模糊优化控制对蓄电池和超级电容的功率指令进行二次修正,得到优化后的混合储能功率分配指令。算例分析表明,所提策略能够自适应地实现风电功率的最优分解和合理分配,确保混合储能荷电状态工作在合理区间,有效改善风电输出功率波动平抑效果,保证混合储能系统长期稳定运行。     

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。     

基于模糊控制的混合储能可变时间滤波常数控制方法

针对光储一体发电系统中蓄电池-超级电容混合储能系统的功率动态分配问题,提出一种基于模糊控制的混合储能系统可变滤波时间常数功率分配方法.该方法考虑超级电容的荷电状态和混合储能系统功率需求的变化率,利用模糊控制对低通滤波时间常数进行动态调节,最大化利用超级电容在暂态过程中功率快速响应特性,使蓄电池功率响应更加平滑,减少对蓄电池的冲击,提升混合储能系统的整体性能.仿真结果表明,该方法能根据超级电容荷电状态和功率需求变化率,充分发挥超级电容功率型和蓄电池能量型的功能特性,有效提高光储一体发电系统的鲁棒性.     

计及混合储能荷电状态的光伏直流微网功率分配策略

针对光伏直流微电网中光伏出力和负荷投切产生的功率波动,将锂电池和超级电容器构成的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）运用在直流微网中可以平抑系统功率波动和稳定直流母线电压。在考虑超级电容荷电状态（SOC）的二次功率分配的基础上,提出一种基于光伏单元,混合储能系统和负荷三者协调运行的控制模式。根据光伏电池出力情况和负载消耗功率的关系以及各储能单元间SOC的不同,将光伏直流微电网分为4种运行模式,实时调节各储能单元的出力情况,使系统各微源间的功率达到动态平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个含混合储能系统的光伏直流微网仿真模型,结果表明所提控制策略既能稳定运行在各种工作模式,又能保证直流微网系统稳定可靠运行的前提下优化各微源间的出力,验证了该控制策略的有效性和准确性。     

一种适用于混合储能系统的控制策略

为最大化地降低可再生能源输出功率的波动程度,优化混合储能系统的运行,采用时间常数随储能系统荷电状态变化的低通滤波算法确定目标功率值;根据蓄电池和超级电容的荷电状态,采用模糊控制理论将超出目标值的功率偏差在两种储能介质之间进行分配;当超级电容电量充足时,由其独立补偿功率偏差值,以减少蓄电池的充放电次数。算例分析表明,所提控制策略能够有效地平抑可再生能源功率波动,避免储能介质出现荷电状态越限现象,达到延长蓄电池使用寿命的目的。     

分布储能直流微电网中多储能荷电均衡控制策略

在分布式储能孤岛直流微电网系统中，针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题，提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合，利用双曲正切函数的特性，限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量，使下垂系数对应的电压相等，设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗，设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明，所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配，并且使母线电压能够准确维持在额定值。     

基于荷电状态分级优化的混合储能风电功率平抑方法

为了弥补单一储能技术的不足,由超级电容和储能电池组成的混合储能系统越来越多地应用于风电功率平抑。为保证混合储能系统整体充放能力,并充分利用超级电容反应快和储能电池容量大的特点,文中提出了一种基于电池荷电状态(SOC)分级优化的混合储能系统风电功率平抑方法。该方法采用了分层结构,包含优化控制层和协调控制层。优化控制层根据风电平抑性能要求以及混合储能系统当前整体SOC,计算动态调节储能系统的设定功率;协调控制层根据储能设备各自的SOC和充放电特性,按优化控制层计算出的设定功率进行功率分配,以实现对设定功率的快速跟踪。仿真实验证明,该方法在保持风电平抑效果不变的情况下,维持了混合储能系统整体较高的充放能力,同时优化了储能设备的SOC,避免了储能设备的过充过放。     

一种基于直流微网技术的新型地铁能量回馈系统

针对地铁传统能馈系统中刹车回馈能量损失较大的问题,提出了一种新型地铁能量回馈系统及其控制与能量管理策略.首先,所提出的新型能馈系统相比传统方案,通过引入超级电容与UPS电池构建混合储能,实现了列车刹车回馈能量的全部吸收,减小了牵引网侧直流母线电压波动和牵引变电站的功率峰值要求,同时充分整合站内浮充UPS资源,降低储能设备成本.随后,分析了系统源荷储在理想状态下的功率分配,并基于直流母线电压信号的下垂控制,提出一种可实现电池SOC复位的改进下垂控制方案,有效控制了牵引直流母线电压并合理分配了功率.并通过对电池SOC的闭环控制,在保证UPS应急功能正常工作下,充分发挥了电池的功率平滑优势.仿真和实验验证了所提出新型地铁能馈系统的可行性与有效性.     

基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略

提出一种基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略。由于新能源具有波动性并为了提高储能系统的供电可靠性，选择配置一定控制系统的多组储能来控制母线电压稳定。为了避免储能单元过充和过放并降低对通讯的依赖程度，根据储能单元荷电状态（SOC）及最大功率、直流母线电压设计自适应下垂控制自动调节不同储能单元之间的负荷功率分配。此外，设计前馈补偿控制器对下垂控制功率环参考电压进行动态校正以控制母线电压稳定。同时，该控制策略依据直流母线电压自动切换不同变流器工作状态，确保各工况下均有变流器控制直流电压稳定及系统源荷功率平衡。最后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，结果表明所提出的直流微电网电压稳定控制策略可控制直流微电网稳定运行，各储能单元之间负荷功率可自适应动态分配，并减小了母线电压波动。     

双极性DC/DC变换器及分布式储能功率控制

利用储能系统稳定双极性直流母线电压并保证正负母线电压相等,首先研究了单台储能变换器的控制策略,分析该策略的调节性能。其次将多个储能模块并联接入直流母线组成分的布式储能系统,实现系统容量的扩增。针对并联储能模块间的功率分配问题,在此提出一种改进荷电状态(SOC)下垂控制策略。该策略通过构建下垂系数与储能模块SOC之间新的指数函数关系,使各储能模块在充放电过程中可以根据自身SOC实时调整输出或吸收功率的大小,实现并联储能模块间功率的合理分配。最后通过实验验证所提控制策略的可行性。     

基于氢储能的直流微电网系统功率分配策略研究

基于光伏发电、锂电池-超级电容混合储能、电解水制氢和燃氢微型燃气轮机耦合的直流微电网系统,提出了一种综合考虑锂电池荷电状态（SOC）和储氢罐氢状态（LOH）的功率分配策略。构建了光伏-制氢-微型燃气轮机直流微电网系统模型;设计了协调控制层功率判断模块的分配逻辑,给出了直流网内存在剩余功率时的3种运行模式。使用MATLAB/SIMULINK软件对该功率分配策略进行仿真验证,结果表明,基于氢储能的直流微电网系统功率分配策略能够使得锂电池荷电状态逐渐趋于合理存储区间,可以提升锂电池的使用寿命。     

混合储能系统中超级电容自恢复防越限控制

在蓄电池和超级电容混合储能系统(HESS)中,蓄电池为系统提供低频稳态功率,超级电容只在功率瞬态波动时提供高频功率。由于超级电容容量较小且充放电速度较快,极易发生超级电容荷电状态(SOC)和端电压越限现象,从而降低了HESS对直流母线电压的波动抑制能力。为解决超级电容越限问题,在共电压环HESS综合控制基础上,提出一种超级电容端电压自恢复防越限控制策略,以提高储能系统运行的可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。