基于混合储能技术的光储式充电站直流微网系统协调控制

基于混合储能的电动汽车充电站直流微网协调控制技术的研究对于维持直流微网母线电压的稳定、提高微网系统的经济效益都具有重要意义。提出了以飞轮和蓄电池混合储能作为光储充电站直流微网系统的储能形式,其中飞轮用于平滑高频功率波动和部分低频功率,蓄电池用于平衡基准功率以维持母线电压平滑稳定。并设计了直流母线5层电压(分层)协调控制策略,实现了微网系统中光伏发电、电动汽车充放电、负荷功率需求的协调控制。针对孤岛运行和并网运行中的5种不同工况,在Matlab/Simulink软件平台上对所提出的控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,在所有工况下,所提控制策略都能使直流母线电压在不同电压层间有效切换,维持光储充电站直流微网系统的直流母线电压平衡,实现了整个系统的灵活、可靠运行,因此该控制策略具有可行性和有效性。     

微网中分布式电源和多储能的协调控制策略

通过分布式电源和储能的协调控制,微网并网运行时可参与电网调度,且在并网和孤网状态下都能够多模式运行。正常运行模式下负荷优先分配给分布式电源,当分布式电源最大输出功率小于负荷、系统出现功率缺额时,才由储能补偿缺额部分,减小储能损耗,提高微网运行的经济性。通过多运行模式的配合,使储能荷电状态维持在合理范围内,储能处于可充放状态,提高微网并网运行调度的灵活性和孤网运行的稳定性。针对微网中含有多个储能的情况,提出多储能协同控制算法,在满足分布式电源和储能协调控制要求的前提下,能够根据储能荷电状态偏差的变化,动态地调节各储能充放电功率,使其快速平滑地达到荷电量平衡。     

直流微网母线电压稳定控制策略

直流微网母线电压决定于电源、负荷及相应控制策略,为解决风电、光伏等间歇性电源即插即用、负荷随机投切等复杂情况的微网直流母线电压恒定问题,该文建立了相应数学模型,提出了一种基于混合储能优化控制母线电压波动的多模式电压稳定策略,在考虑储能荷电状态约束的基础上采用电压分段下垂控制方法,实现储能系统对负荷变化的实时跟踪,提高了负荷功率分配精度,保证母线电压基本恒定,采用PSCAD/EMTDC仿真算例和实验测试验证所提方法的可行性和有效性.     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

独立直流微网能量管理控制策略

在直流微网控制系统中,维持母线电压稳定以及能量的合理分配对系统可靠运行具有重要的指导意义。针对基于光伏发电的独立直流微网系统,提出一种新的能量管理控制策略,根据光伏DC/DC变换器在不同光照条件下的控制策略,利用蓄电池储能单元作为支撑,通过蓄电池充放电时不同的能量管理控制策略,维持母线电压稳定,为直流负载提供电能,其核心是使光伏电池与蓄电池储能单元协调工作,确保直流微网的高效稳定运行,最后通过实验结果验证了所提出控制策略的正确有效性。     

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.     

基于自适应下垂控制的直流微电网群分层协调控制

为了确保配网故障时直流微电网群的稳定运行,本文根据子微网的运行工况,将微网划分不同的运行模式,提出一种基于储能自适应下垂控制的协调控制策略来确保母线电压稳定。该策略通过微网中央控制器实时检测公共直流母线电压波动控制各子微网间并联或独立运行,从而来维持各子微网直流母线电压稳定。同时,采用自适应下垂控制协调并联运行的子微网中储能单元根据各自荷电状态和最大输出能力自动分配负荷功率。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网群仿真模型,仿真结果表明该策略可协调直流微电网群母线电压稳定并可自动分配不同储能单元之间的负荷功率。     

光伏直流微网母线电压稳定控制

为了实现光伏直流微网母线电压的稳定控制,提出了一种分层协调控制方法,该方法通过设定合理的电压阈值,对直流母线电压变化量的控制来协调蓄电池储能接口、网侧接口及光伏接口的工作方式,确保在不同工况下都能保持微网内的有功功率平衡.通过在并网过程中采用预同步控制和脱网过程中的电压电流双环控制以减小暂态电流冲击.利用Matlab/Simulink进行了仿真和实验验证,结果证明了该方法的有效性和可行性.     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

直流微网系统的多模态运行控制

详细分析了系统处于并网和孤岛模式的运行情况,归纳设计了系统的9种工作模态,并针对每一种工作模态提出基于本地信息的系统整体协调控制策略,来协调光伏接口、储能接口及网侧接口的工作方式,旨在保证直流母线电压维持恒定,确保对电压变化敏感的重要负荷(如恒功率负载)的可靠供电和系统的能量平衡及稳定运行。根据电网状态、分布式电源输出功率与负载需求关系、蓄电池荷电状态等本地信息,决定系统的工作模态及模态间切换,所提控制策略有效维持了直流母线电压的恒定,实现了直流微网系统的运营可靠性。最后利用Matlab/Simulink进行仿真研究,结果验证了所提方案的有效性。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。     

直流微网低电压穿越控制策略研究

针对直流微网低电压穿越问题,基于光伏直流微网在综合考虑低电压穿越控制要求以及故障期间光伏出力、负荷随机波动性大对系统运行造成影响的基础上,分析了系统在不同运行工况下的能量流动特性,提出一种光储荷协调控制以及有功无功协调控制的系统整体控制方法。在低电压期间,通过光储荷协调配合控制稳定直流母线电压,同时平衡系统能量;网侧变流器根据电网电压幅值,实现有功无功协调限流控制,提供无功功率支撑网侧电压恢复,同时避免网侧变流器输出过流。最后,在Matlab/Simulink平台搭建仿真实例,仿真结果表明所提控制策略能够实现系统能量最优利用,满足系统低电压穿越要求,保障系统可靠运营,从而验证了该LVRT控制方案的有效性。     

基于直流电压信号的光储系统协调控制策略

在以光伏系统、储能装置、并网逆变器、交直流负荷构成的光储系统基础上，分别对离网和并网两种运行方式的控制策略展开研究。考虑到光伏装置的随机性、储能装置的充放电属性和负载多变的现象提出直流侧电压分层控制方式。以直流电压幅值为依据，协调储能装置自适应下垂控制，同时网侧双向变流器采用虚拟同步发电技术，能较好地稳定直流侧电压，降低系统内部功率冲突，保证内部功率交换的稳定。最后通过MATLAB/Simulink在离/并网模式下，分别仿真验证系统协调控制策略的有效性。仿真结果表明:在离网模式下，与下垂控制进行对比，虚拟同步技术的引入使得系统具有较强的鲁棒性；协调控制策略保证了系统稳定并实现储能装置的有效利用。     

多模式下风电直流微网功率协调控制策略研究

直流微电网系统的功率平衡是电网安全稳定运行的重要保证。综合考虑微网的运行方式和换流站功率裕量,将含有全功率笼型异步风电机组、储能蓄电池、交直流负载的直流微电网系统分为5种运行模式,即并网运行模式、限流运行模式、短时故障运行模式、孤岛减载运行模式和孤岛降功率运行模式。针对以上5种运行模式,提出一种基于多变量的功率协调控制策略。该策略根据并网变流器电流、蓄电池荷电状态以及直流电压的变化量自动协调各端换流站的工作方式,保证各工况下微网内部的功率平衡和直流母线电压的稳定。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了仿真实验,验证所提出功率协调控制方法的有效性和可行性。     

光储微电网的低电压穿越控制策略研究

针对微电网低电压穿越问题,基于光储微电网系统提出一种光储协调控制的低电压穿越策略。在低电压期间,光伏系统采用最大功率跟踪控制,储能系统采用恒压控制维持直流母线电压恒定,在储能出力已达功率限值仍不能维持直流母线电压在允许范围内时,光伏系统切换为恒压控制。考虑到光储微电网负荷波动性大的特点,设计了一种适用于光储微电网并具有无功补偿功能的限流控制策略,为电网提供电压支撑,同时避免并网逆变器输出过电流。仿真结果表明,控制系统能够充分利用光伏发电能量、维持直流母线电压的恒定、抑制并网电流过电流并能发出无功功率支撑并网点电压,实现了低电压穿越,验证了该LVRT控制策略的有效性。     

基于DIgSILENT平台的微电网协调控制策略仿真研究

为了最大限度地发掘分布式电源在经济、能源和环境方面的优势,同时协调配电网与分布式电源间的矛盾,分布式电源通常以微电网的组织模式运行。本文针对一风、光、储和可调负载相组合的微电网系统,研究了一种微电网主从控制下的协调控制策略,并基于DIgSILENT平台对该控制策略下的微电网4种运行工况进行了仿真研究,以验证该微电网协调控制策略的合理性和有效性。     

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_dc/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。     

绿色数据中心的供电运行控制和能量管理

将可再生能源引入数据中心高压直流UPS供电系统,形成直流微网的供电方式。基于此设计了一种分层系统运行控制和能量管理策略,旨在实现系统可靠运行和能量优化利用。微网由电网、光伏发电单元、储能电池和数据中心计算负荷组成,设备级控制考虑并网和孤岛2种运行方式划分为4种工作模式,光伏boost变换器有MPPT和降功率稳压2种工作状态,网侧双向变换器通过电流前馈解耦实现双环控制,该层采用母线电压协调控制方法切换各变换器的工作状态,以维持供电系统的有功功率平衡实现系统稳定。系统级控制通过自上而下的调度决策优化运行,在供电系统控制策略中结合数据中心能耗管理方法,以更大程度地优化能源管理。最后,建模仿真验证了所述策略的可行性。