含光伏电站和蓄电池储能系统的主动配电系统状态估计

间歇性和随机波动性的分布式新能源大规模接入,储能系统与电动汽车的随机充放电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电系统的态势感知面临诸多挑战。考虑到光照强度、温度及电池荷电状态等影响因素,文中搭建了含光伏发电电源、配电网和蓄电池储能负荷的主动配电系统状态估计模型。首先,基于光伏五参数模型和电池内阻模型,推导出光伏系统和蓄电池储能系统的量测函数及雅可比矩阵。然后,结合配电网的状态估计模型,将电气量和非电气量统一标幺化后,对主动配电系统进行状态估计及不良数据处理。最后,在IEEE 33节点系统下进行了仿真验证。仿真结果表明,与光伏系统和蓄电池储能系统作为PQ节点的模型相比,所提方法扩展了与光伏系统和蓄电池储能系统相关的状态估计和不良数据处理能力,且提高了配电网的状态估计精度。     

A Hydrogen‐Storage Distributed Generation System Using Unitized Reversible Cells and Its Operational Scheme

Environmental issues such as global warming and depletion of natural energy resources are posing problems. Photovoltaic systems have been attracting attention as a form of renewable energy. The output power of a photovoltaic system changes sharply because solar radiation intensity and temperature vary with the weather. In conventional photovoltaic systems, the surplus power, excluding the power consumed in the load, flows back to the grid. Therefore, fluctuations in the output power of a photovoltaic system may have an adverse effect on the grid. This paper proposes a novel hydrogen‐storage distributed generation system using a unitized reversible cell that integrates a fuel cell and water electrolyzer to smooth reverse power flow. The hydrogen‐storage distributed generation system was modeled and a computer simulation was performed. Using two evaluation methods, the proposed system is shown to be effective at leveling power flow back to the grid.     

VSG虚拟惯量动态区间控制策略

随着高渗透率光伏发电系统接入大电网,光伏逆变器因为缺乏转动惯量支撑严重威胁了系统稳定性。根据传统发电机模型,建立了光储结合形式的虚拟同步发机电（virtual synchronous generator,VSG）等效模型。根据功率守恒原则,在光伏输出功率波动或者负载波动时,因储能环节的存在以及功率的可控性,蓄电池可以提供类似于同步发电机的转子暂态功率。由于蓄电池不同于转子通过转动储存能量的特性,在不同蓄电池荷电状态（state of charge,SOC）下,蓄电池可以提供不同的惯性支持,同时需要最小转动惯量来保证系统频率的稳定性。文章提出了根据蓄电池SOC变化和以频率改善为目的的改进VSG优化控制方案,最后通过MATLAB/simulink仿真,验证了其理论分析的有效性。     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

西藏高原地区光伏配套储能系统设计及运行研究

西藏太阳能资源丰富,提升光伏应用水平对于提高电力保障能力,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。针对西藏高原地区极端条件造成的地区电网电源供电能力不足、光伏利用小时数较低以及电网安全稳定性影响较大等问题,以海拔4700 m的西藏当雄羊易10 MW光伏电站配套储能项目为例进行了研究。首先,研究了高海拔电池储能系统的设计方法,提出了储能变流器的高海拔修正策略和降容选型原则,分析了电池系统的热管理设计方法;然后,对光储控制系统架构和控制策略进行了详细阐述分析;最后,结合政府保供政策和投资运维费用,对该项目储能系统的经济性进行了分析评价。研究结果可为高原地区光伏配套储能系统的设计提供参考。     

基于孤岛模式光储直流微电网的协调控制策略

针对由光伏电池、储能电池和负载组成的孤岛模式下的直流微电网中,光伏发电单元因为自身易受外界环境影响会出现微电网功率不平衡,而传统的微电网协调控制策略使得储能电池电能质量波动较大,导致其协调控制模式切换的频率较高,为此提出采用非对称模糊控制策略跟踪最大功率点,充分利用光能,同时将直流微电网母线电压进行分段式协调控制,使得系统间协同效率较高。最终通过Matlab/Simulink建模仿真,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

光储系统功率波动平抑策略研究

光伏发电直接并网会对电网的安全稳定运行造成威胁,利用储能系统对光伏功率进行平抑可以减小功率波动对电网的冲击.文中提出了一种基于最小二乘法的平抑控制算法,根据发电曲线的波动程度自动调整算法参数,同时实现波形的平滑和跟踪.通过建立蓄电池寿命模型仿真验证了该方法的有效性.相较于传统滤波算法,该方法在满足平抑目标的同时,能够减少储能系统不必要的充放电,延长了蓄电池的使用寿命.研究结果对实际的光伏平抑策略制定具有一定的参考价值.     

考虑分时电价及光热电站参与的多能源虚拟电厂优化调度

针对分布式风电、光伏并网对电网调度运行的影响,利用光热电站(concentrating solar power plant,CSP)出力可调的特点,联合储能电池构建包含风电、光伏、光热及储能电池的多能源虚拟电厂(virtual power plant,VPP).根据光热及储能电池特性,基于分时电价制定运行策略,以各时段...     

光蓄互补发电系统控制策略的研究

本文通过研究由光伏阵列、蓄电池组及其管理系统、光伏变流器、负载及电网共同组成的光蓄互补发电系统,根据蓄电池的特性和现在开关器件控制技术的发展,针对蓄电池的充/放电控制策略进行了研究,三相逆变器采用基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的空间矢量控制方式,在介绍了SVPWM的基本原理及合成方法后,对并网和离网两种系统工作模式的控制策略进行了研究,最后控制理论研制了光蓄互补发电系统用变流器,并搭建试验平台对系统进行试验测试,验证了控制策略的正确性。     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

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。     

基于光伏微网的储能变流器设计与实现

储能装置作为微网的重要组成部分之一,对微网的安全稳定运行起到了重要的作用。基于太阳能光伏发电系统,设计了具有并离网切换功能的储能变流器样机。该样机采用Power PC与FPGA协同配合作为核心元件,使用PQ控制及V/f控制策略,具备并离网切换功能,能够向电网提供有功、无功支撑,稳定电网电压和频率,同时可以配合多种储能设备。使用主被动相结合的孤岛检测方法,快速准确地切换并网离网模式。样机在多种工况下,进行了并离网实验,很好地满足了设计要求,达到工业应用的标准,具有良好的推广价值。     

分布式新能源发电中储能系统能量管理

本文对蓄电池和超级电容组成储能系统的能量管理进行研究,根据两种储能装置的特点和剩余容量以及分布式发电系统的状态,将储能系统的工作模式分类,并对每种工作模式采用不同的控制策略,发挥蓄电池和超级电容自身的优点,保证系统内部的功率平衡,减小风能、太阳能等新能源发电系统功率波动对外部电网的冲击,并实现孤岛运行。最后通过分布式新能源发电系统仿真和实验平台对控制策略进行了验证。     

基于碳交易的含大规模光伏发电系统复合储能优化调度

为提高电力系统对光伏发电的接纳能力,提出一种基于碳交易的含大规模光伏发电的电池储能—抽水蓄能电力系统复合储能优化调度模型。基于低碳经济理念,将阶梯型碳交易机制引入电力系统经济调度中。采用基于最大最小距离准则的改进K均值聚类算法对光伏发电的出力场景进行有效聚类,在保证光伏发电出力分布特征的前提下削减场景数量;以系统综合运行成本最低为目标,兼顾系统的运行经济性和低碳性,利用电池储能作为功率型储能以平滑光伏电站出力波动,抽水蓄能作为能量型储能参与接入光伏发电后系统的调峰平衡。以改进的IEEE-RTS96系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了模型的合理性和有效性。     

考虑EV负荷的微电网多主体联合容量优化配置方法

随着可再生能源(renewable energy,RE)、智能电网、电力运输等环保技术的快速发展,未来的发电和供电展现出新特点。现代电力系统的能耗特性设计要求更灵活,更易于控制,因此促进了灵活可控的分布式电源快速发展。本文介绍了一种包含太阳能光伏(solar photovoltaic,PV),风力涡轮机(wind turbines,WT),柴油发电机(diesel generators,DG)和电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的典型独立微电网(microgrid,MG)的联合容量优化方法。MG提供住宅社区负荷,包括典型的住宅负荷和电动汽车(electric vehicles,EV)充电负荷。建立PV、WT、柴油发电系统、BESS和EV充电负荷的实际数学模型以改进容量优化方法,其涉及与可再生电源、柴油发电系统、BESS和EV负荷相关的各种实际约束。研究目标包括：1) 最小化成本;2) 减少温室气体排放;3) 减少弃能。此研究可以为微电网容量优化配置提供有力支撑。     

浅谈光伏供电系统在高能耗工业园区的应用

光伏供电系统随着企业领导者环保意识的提高而被越来越重视。简单介绍了国家和地方相继出台的太阳能光伏发电鼓励政策,介绍了光伏发电系统的设计和计算方案,侧重描述了新型储能电池——全钒液流电池在光伏发电储能系统中的应用,并客观分析了光伏发电项目在全寿命周期的经济效益情况和环境效益情况。     

一种平抑光伏系统输出波动的储能容量优化方法

为了平抑含光伏系统的输出功率波动,提出了一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的储能容量优化方法。该方法针对光伏发电特性和储能充放电时间响应特性,利用DFT对光电输出功率偏差进行频谱分析,在不同的时间范围内,采取不同的控制机制,调用相应不同类型的控制容量以补偿功率偏差。基于频谱分析结果,结合储能系统的经济性,确定储能系统最优容量。计算结果表明,所提方法能够以较小的储能容量将光伏发电预测均方根误差RMSE由2.2994%~10.0832%降低至0,大幅减小了光伏系统对电网的冲击和系统备用容量需求,提高了电网对光伏发电的接纳能力。     

通用储能系统数学模型及其PSASP建模研究

随着光伏、风能发电等并网发电容量的不断增加,储能系统作为平抑功率波动的重要手段被广泛关注。研究合理的储能系统配置,改善系统暂态响应,成为增强电网对新能源发电接纳能力的重要技术手段。为研究不同储能系统对电网机电暂态响应的影响,提出了一种适用于电力系统机电暂态计算的通用储能系统模型。该模型可以体现储能系统响应时延、充放电功率限制、储能容量限制等储能系统特性参数。通过电力系统综合分析软件PSASP的用户自定义模型UD模块进行自定义建模仿真,分析验证了该模型的有效性,并对算例系统中光伏发电出力变化对弱电网的系统频率造成的影响进行了仿真分析,并提出了储能系统配置的相关建议。     

MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究

新能源通过变流器并网,由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力,同步电机对(Motor-generator Pair,MGP)成为解决这一问题的可行方案。本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程,针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。在此基础上,提出了改进直流电压反馈控制方法,通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。分别搭建了多机的仿真模型和实验平台,通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出,MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。     

组合蓄能离网型自治光伏发电系统优化运行与配置设计

提出了采用电解水制氢与蓄电池相结合的组合蓄能离网型自治光伏发电系统及其优化运行与配置设计方法。该系统不仅能消除太阳能与用户负荷间供需失配的影响,且能实现运行和成本的优化。以不同纬度地区的2个用户为例,对组合蓄能光伏发电系统和常规蓄电池蓄能光伏发电系统进行了对比计算与仿真。仿真结果表明,与常规系统相比,组合蓄能系统不仅能够绿色自治运行,提供不间断的电力供应,且成本较低、体积较小、重量较轻等。