大容量静止无功发生器与电池储能的集成

将传统的大容量静止无功发生器(STATCOM)装置与储能装置集成，能够显著增加和提高STATCOM的功能和性能。文中讨论了电池储能和STATCOM集成系统的特点，介绍了所采用的功率变换器拓扑结构和开关切换策略，对所提出的集成电池储能的STATCOM系统进行了仿真研究。仿真结果证明了所提出的STATCOM与电池储能集成系统的有效性和实用性。     

利用含储能装置的STATCOM阻尼电力系统多模态振荡

研究了多机系统中使用储能装置与静止无功发生器(STATCOM)的集成抑制电力系统多模态振荡的可行性。推导了集成电池储能系统(BESS)的STATCOM的非线性动态模型和线性化Phillips-Heffron模型。利用STATC0M/BESS能够和系统自由交换有功功率和无功功率的特点,在每个控制回路上设计附加阻尼控制器阻尼多模态振荡。基于可控性指标确定STATCOM/BESS的安装地点并为各模态选择控制回路,使用人工鱼群算法进行多个阻尼控制器间的协调优化。仿真结果表明,单个STATCOM/BESS能够成功实现电力系统多模态振荡的抑制;阻尼效果受容量限制的影响,容量大时阻尼效果好。     

基于目标全息反馈的STATCOM/SMES非线性多目标协调控制

为实现静止同步补偿器（STATCOM）与超导磁储能系统（SMES）的有效集成,选用STATCOM的PMW控制角θ和STATCOM滞后系统电压角α为控制量,建立新型STATCOM/SMES装置数学模型,有效解决STATCOM有功功率补偿不足的问题;借助非线性多目标全息反馈控制原理,选取7个跟踪状态目标,完成STATCOM/SMES协调控制策略设计,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律u,并利用单机无穷大系统进行暂态仿真。仿真结果表明,该控制策略能充分发挥STATCOM/SMES装置的快速有功、无功功率补偿功能,改善发电机输出特性,保障电能传输质量,提升系统的动、静态协调控制性能。     

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的概况综述

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率,可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题,并且也可以平抑新能源发电的波动性。本文主要针对STATCOM/BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。     

用于平抑风电波动功率的混合储能静止同步补偿器

针对传统静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)只能补偿无功功率的不足,提出一种新型混合储能静止同步补偿器(STATCOM/HESS),通过在直流侧增加混合储能装置,可快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率。相比于有关学者之前提出的蓄电池储能静止同步补偿器(STATCOM/BESS),采用STATCOM/HESS可充分利用超级电容功率密度高及蓄电池能量密度高的特点,储能系统的动态响应特性和运行寿命得到极大改善。对STATCOM/HESS的拓扑结构进行了研究,并对其应用于风电场的协调控制策略进行了分析,在PSCAD/EMTDC中建立了STATCOM/HESS的仿真模型。结果表明,STATCOM/HESS在稳态情况下能够有效平抑风电场的有功功率波动,并能够根据需要发出感性和容性无功功率,优化风电场的并网运行。     

基于多变量模糊控制的储能系统辅助火电机组调频

综合考虑区域电网的负荷需求和电池储能系统的荷电状态(SOC)两者之间的关系,提出了一种基于多变量模糊控制的电池储能系统辅助火电机组参与调频的控制策略。以储能装置为研究对象,设计相应的多变量模糊控制器,通过多变量模糊控制方法控制电池储能系统的输出功率,改善系统调频的动态性能。建立了含电池储能系统的区域电网仿真模型,并基于MATLAB/Simulink平台对所提控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,控制策略在改善火电机组的调频效果和提高储能装置的使用寿命方面更具有优势。     

基于SOC实时反馈的HESS平抑光伏功率波动策略

采用铅酸电池和超级电容器构成的混合储能系统(HESS)平抑光伏功率波动,并根据铅酸电池与超级电容器特性的不同,提出基于小波包分解的HESS控制策略,实现原始功率的初级分配。针对上述分量波动大、正负变化频繁的问题,采用模糊控制对储能装置的功率参考指令进行修正。基于卡尔曼滤波实时监测储能装置的荷电状态(SOC),合理控制储能装置的充放电,延长储能装置使用寿命。在Matlab/Simulink中搭建光伏混合储能系统仿真模型,对提出的协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提协调控制策略可行。     

改善直流换相失败的储能STATCOM技术仿真研究

针对常规STATCOM在交流系统故障时,交流电压跌落导致电容电压大幅下跌,引起STATCOM保护动作,导致其退出运行,抑制LCC-HVDC换相失败效果不理想的问题,结合储能技术与无功补偿技术,提出基于储能的STATCOM技术来避免直流换相失败.首先,分析了储能STATCOM工作原理和数学模型;其次,在模型基础上提出了控制方法;最后,基于实际工程建立了储能STATCOM电磁暂态模型,并进行了仿真分析.仿真结果验证了储能STATCOM对受端母线电压提供了有效的支撑作用,能避免高压直流输电系统换相失败,提高交直流系统运行的稳定性.     

储能型STATCOM的优化电压支撑控制策略

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题,提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力,通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先,改进了故障检测方法,采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次,在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率,可以有效抑制受端连续换相失败,抬升交流电压最低值。同时,对无功功率进行控制切换,避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明,在不同故障场景中,所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。     

全钒液流电池仿真建模及充放电特性研究

在微电网的构成中,储能装置是一个极其重要的单元。全钒液流电池作为一种较新的储能设备,具有容量大、转换效率高、寿命长等优点,并已被应用于工程实际中。利用电力系统计算仿真软件PSCAD/EMTDC建立了液流电池的仿真模块。在此基础上,搭建了352 k W的储能仿真模型,着重研究了储能系统中全钒液流电池在各种条件下的充放电特性。通过与实际系统的对比,验证了所搭建模型的正确性和有效性。     

Application of STATCOM/BESS for wind power smoothening and hydrogen generation

This paper proposes static synchronous compensator (STATCOM) incorporated with battery energy storage system (STATCOM/BESS) to smooth the line power of wind farm consists of fixed-speed wind generators. Constant output power reference is not a good choice because there may be some cases where wind speed is very low and then sufficient power cannot be obtained. In that case, energy storage device can solve the problem but large energy capacity may be needed. This paper proposes exponential moving average (EMA) to generate the reference output power, and thus the energy capacity of BESS unit can be small. Another salient feature of this study is the generation of hydrogen by using wind energy. At the wind farm terminal, two topologies of hydrogen generators are considered to be connected and their merits and demerits are analyzed. Finally, by taking the advantage of STATCOM/BESS, simple hydrogen generator topology composed of rectifier and electrolyzer is proposed. Detailed modeling and control strategy of hydrogen generator and STATCOM/BESS topologies are discussed and a cooperative control is developed. The effectiveness of the proposed system is verified by the simulation analysis using PSCAD/EMTDC.     

提高STATCOM/BESS风电系统频率与电压支撑的智能联调优化控制方法

针对风电并网系统运行中负荷突变引起的频率波动和并网点电压的骤升/骤降问题,提出一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的频率与电压智能联调优化控制方法,该方法在具体实施过程中分为实时监测层、动态决策层和执行控制层3层,各层之间紧密联系,形成可靠闭环。首先,在实时监测层,基于风速分区与模糊控制判断风机的调频能力、系统有功需求及无功需求;其次,在动态决策层,综合考虑惯性常数和并网点电压,结合风机无功可调范围,动态优化有功、无功分配策略;最后,在执行控制层,风电机组与STATCOM/BESS对功率指令进行控制执行,STATCOM/BESS强化虚拟惯性时,考虑蓄电池(BESS)荷电状态,基于反馈动态调整其工作模式,控制结束后将相关参数及时反馈。仿真结果表明,基于STATCOM/BESS的风电系统智能联调优化控制可有效改善频率与电压的动态响应,提高频率与电压支撑能力。     

基于SVPWM控制的STATCOM-BESS特性分析与仿真

针对传统静止无功补偿器(static synchronous compensator-STATCOM)只能补充无功功率的不足,对直流侧并联蓄电池储能系统(battery energy storage system-BESS)的改进装置进行了研究,从而实现有功无功功率的双重控制。首先对STATCOM-BESS工作原理和数学模型进行简要介绍,之后对四象限模式的运行特性进行重点分析,并研究了基于电压空间矢量(SVPWM)有功功率无功功率独立控制的电流解耦控制技术。最后在MATLAB/Simulink中搭建STATCOM-BESS模型进行仿真分析,仿真结果显示装置在快速实现无功功率补偿的同时也可以实现有功功率的控制,并具有良好的动稳态特性,因此验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性。     

并联储能系统平抑风电功率波动的仿真研究

分析了sTATcoM／BEss的工作原理,建立了STATCOM／BESS的数学模型,设计了基于电流解耦控制策略的控制框图,利用Matlab／simulink仿真证明sTATcoM／BEss平抑风电功率波动的有效性。     

基于STATCOM/BESS强化风机VSG虚拟惯性的协同控制方法

为了解决风电并网系统在频率波动时缺乏足够的频率支撑能力这一问题,在风电机组主控引入虚拟同步发电机(VSG)算法,采用储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)为风电机组的旋转动能提供能量来源以强化系统的虚拟惯性。根据频率偏差与频率变化率,在考虑蓄电池(BESS)荷电状态的情况下,调整STATCOM/BESS工作模式,以实现虚拟转动惯量的自适应变化。通过对风机VSG构造的小信号模型进行分析,确定了虚拟转动惯量的整定原则,进一步给出了BESS容量配置的合理范围,并结合经济性说明BESS容量配置的优化方法。利用PSCAD/EMTDC得到的仿真结果表明,所提的方法能有效改善频率的动态响应,提高风电并网系统的频率支撑能力。     

基于MLCR-CSC的STATCOM控制策略研究与仿真

简要介绍了并联型多级注入式电流源变换器(MLCR-CSC)的拓扑结构、工作原理及其优点。建立了多级注入式电流源变换器的控制模型,在此基础上针对静止无功补偿器(STATCOM)的运行特点,建立了多级注入式电流源型STATCOM的工作模型,利用PSCAD/EMTDC对所建立的模型进行了仿真,详细分析了系统电压、电流的动态和稳态波形及模型参数设置对STATCOM性能的影响。仿真结果表明了该结构STATCOM的良好性能和控制方案的可行性。     

链式STATCOM并网LCL滤波器参数的优化设计

分析了级联H桥变流器拓扑下STATCOM的LCL滤波数学模型,研究LCL滤波参数对STATCOM系统的稳定性、滤波特性、补偿效果和阻尼损耗的影响,提出一种链式STATCOM输出LCL滤波器电感比线性优化的新方法。在降低系统阻尼损耗的同时,对LCL参数进行优化设计和选择,使得STATCOM系统输出特性满足设计要求。最后,通过搭建电压10 kV、容量6 Mvar链式STATCOM的试验样机,验证了该方法的可行性和优越性。     

基于STM32分布控制的级联H桥STATCOM设计

针对目前级联H桥STATCOM存在的结构的冗余度较低;采用IGBT时成本较高;控制系统与触发系统的电源较为复杂;系统信息传递由于隔离的需要,必须选用光纤通信,研究并设计了一款基于STM32分布控制的级联H桥STATCOM装置。文中介绍了该装置基本拓扑结构与控制系统的实现原理;采用低次谐波最小法原则计算出每个H桥中MOSFET的开通关断时间,实现拟合正弦波输出。分布控制部分由STM32系列芯片作为控制芯片,控制各H桥的触发、信息采集并将信息传递给作为主机的DSP芯片;在EMTP电力系统电磁暂态分析仿真软件中搭建了12H桥级联的仿真模型,仿真结果表明了设计的正确性和可靠性。另外,还设计了12H桥级联STATCOM的实验装置,该装置实现了设计功能,验证了文章内容的可行性。     

一种动态无功电流补偿装置研究分析

模块化电路结构是应用于UPS、大功率电源、高压直流输电等的新型换流器拓扑。本文研究了基于模块化电压源换流器的静止同步补偿器,分析其电路结构和工作原理,经过对单相无功补偿系统的分析,研究了一种动态无功电流检测算法,直接采样电压和电流瞬时值,依据三角变换推导出无功电流的动态幅值,同时给出了系统直流侧和交流侧的控制方法,在完成理论分析的基础上进行了仿真试验。结果表明,模块化STATCOM具有输出波形好、动态无功电流补偿速度快的优点。