风-储联合发电系统容量优化配置及其影响因素分析

为减小风电场输出功率波动对电网的影响,以电池-超级电容组成的混合储能系统为基础,采用风电并网功率波动约束的小波包自适应算法将风电功率分解为低频和高频分量,并分别作为风电并网期望功率和混合储能系统的功率指令;同时通过加入小波包能量谱函数,确定了混合储能平抑的高频与次高频功率指令最优分界点区间,减少了计算分界点的迭代次数.在对储能系统的经济性进行了详尽分析的基础上,建立了储能参与平抑风电场功率波动的成本-效益模型.最后以实际风电场为例,分析了不同工况下储能平抑功率波动的容量配置规律,为储能在风电并网规划建设中提供了参考.     

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。     

基于滑动平均与小波包分解的混合储能容量优化

采用蓄电池和超级电容组成的混合储能平抑风电功率波动,提高风电并网运行能力。首先,根据风电场历史数据,结合风电并网波动标准,采用滑动平均法对原始功率进行分解,得到风电并网功率和储能功率;其次,利用小波包分解法的高时频分辨率优点,将储能功率信号分解,得到低频分量和高频分量,分别作为蓄电池和超级电容的功率指令。基于储能寿命量化模型,建立以储能年均综合成本最小为目标函数的容量优化配置模型。实例验证了所提方法有效性和经济实用性,为风电场储能规划设计提供了一定的理论依据。     

基于小波包混合储能系统的风功率波动控制策略

随着风力发电的发展,风电波动带给电网的影响越来越明显,平滑风电出力显得很重要。针对风电功率波动特性,提出基于小波包分解法,得到风电并网功率、混合储能系统参考功率和充放电状态。结合蓄电池和超级电容的荷电状态,提出了能量管理协调控制策略,实现了储能系统内部功率修正,算例结果表明:能量管理协调控制策略能完成混合储能系统内部功率最佳修正,且可以有效的平滑风电出力。最后以实际风电数据为依据,在MATLAB中建立了数学仿真模型,证明了该控制策略的有效性。     

基于超短期风电预测和混合储能的风电爬坡优化控制

风电爬坡对电力系统运行的经济性和可靠性有较大的影响,也是对电网造成冲击的重要因素之一,如何减小风电爬坡时的功率波动对电网的冲击成为国内外研究热点。为风电场配备储能系统能够有效抑制风电爬坡时的功率波动。为此,提出一种基于风电功率超短期预测和混合储能系统实现平抑功率在电池和超级电容器之间有效分配方法。首先通过奇异值分解理论风电爬坡事件,提出混合储能系统的动态最佳荷电状态,以使储能设备更好地平抑下一时段风电功率波动。考虑未来风电功率及其预测误差,根据超前充放电控制策略对储能设备当前充放电进行修正,并给出了提前充放电修正公式。仿真结果表明,该方法及其控制策略能有效抑制风电爬坡的功率波动,从而减小风电爬坡事件对电网的冲击,并且能够充分提高混合储能设备的利用效率。     

平抑风电波动的混合储能优化配置及控制策略∗

混合储能系统可以利用不同储能类型互补特性,以较低成本有效平抑风电功率波动,为此提出了一种针对混合储能系统容量配置和控制策略的联合优化方法.首先,基于小波包分解将不平衡功率按频段分配给不同类型储能 设备.然后,建立考虑充放电深度对储能寿命影响的成本年值模型,以最小化成本为目标确定最优分频点,进而确定储能配置.最后,采用双层模糊控制策略,通过交叉补偿在防止荷电越限前提下有效平抑风电波动.通过对某风场全年运行数据进行仿真,验证了所述方法的有效性.     

风力发电系统功率波动传递特性的研究

风电具有间歇性、随机性和不确定性的特点,对电功率波动的评估是合理选择风电场储能互补设施的基础,但对于规划建设中的风电场,往往有丰富的风速数据而没有电功率数据。本文以长时间大量风速和电功率数据为样本,采用小波包将电功率和风功率分解为不同频段下的波动,通过数据曲线拟合得到风功率和电功率波动随频率的变化关系,进而得到从风功率到电功率的传递函数。风电功率传递函数可将电功率波动的估计问题转化为风功率波动的估计,为拟建风电场的功率波动研究提供一种新途径。     

基于小波分解的含备用系统混合储能系统功率分配

本文基于自适应小波包分解平抑风电波动来进行初始的功率分配,提出了采用带有备用系统的蓄电池-超级电容的混合储能系统,根据不同的实际风电出力波动情况,通过自适应小波包分解的方法对风电出力进行分解重构,求解出最优的自适应小波分解层数。针对蓄电池和超级电容构成的N个储能系统模型,增加一个备用系统,形成含有"N+1"个储能的系统,采用备用容量对分界的小波层进行吸收,对其进行功率分配,减少蓄电池的频繁充放电,以提高超级电容对于高频功率的吸收。在算例分析中,超级电容减少了对大幅值的功率吸收,备用系统承担了分界层的功率吸收,"N+1"储能系统能够实现功率的合理分配,提高储能元件的使用寿命。     

采用自适应EEMD的风电混合储能系统能量管理控制策略

风电功率的随机波动会对电网的正常运行产生很大的影响,储能系统的接入能有效抑制风电功率波动。针对上述问题,提出一种应用自适应的集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)进行频率分配并运用能量管理控制策略进行储能系统功率优化的混合储能系统平滑控制策略。该控制策略能实现风电功率的自适应分解,得到风电并网功率和混合储能系统内部功率的初级分配。同时运用能量管理控制策略,实现储能系统内部功率优化。算例结果表明,所提算法能自适应地实现风电功率的最优分解,所提控制策略能完成储能系统内部功率的合理优化并有效地平滑风电出力波动。     

基于自适应时间尺度小波包和模糊控制的复合储能控制策略

对复合储能系统参与风电波动平抑进行了探讨和分析。首先,传统滤波方法在提取并网功率时以风电波动大的时段确定平滑程度,在不同风电波动场景整体平滑效果差异较大,提出自适应时间尺度小波包方法,能够根据风电波动情况自适应规划滤波时间尺度,同时在时间尺度内自适应确定分解层数,兼顾不同风电波动时段,提高了场景适应能力。然后,基于功率型、能量型储能出力充放电响应分界时间,用所提方法进行内部功率分配,并设计了计及复合储能荷电状态（SOC）优化和能量型、功率型储能协调控制的双目标模糊控制策略,在优化SOC的同时减小对并网功率的影响。最后,依托某风电场典型日数据在MATLAB中验证了所提方法的有效性。     

基于双层功率分解的混合储能系统容量配置

为风电场配置合适的储能系统可以平抑风电有功功率波动、提高系统电能质量。基于风电出力历史数据,提出了双层功率分解方法。第1层采用滑动平均法,在满足国家规定的风电并网要求下,分解出并网功率和混合储能系统的参考功率。第2层采用频谱分析方法,基于混合储能系统参考功率,利用傅里叶变换将其分解为低频分量和高频分量,分别分配给蓄电池和超级电容器吸收。考虑储能设备的荷电状态和蓄电池的循环使用寿命,建立混合储能系统容量配置模型,模型以其年综合成本最小为优化目标。仿真结果验证了双层功率分解方法的可行性,证明了混合储能系统较单类型储能系统在性能上和经济上的优越性。     

应用于高风电渗透率电网的风电调度实时控制方法与实现

为适应风电的快速波动,提出一种快速的风电实时控制方法,适用于高风电渗透率的电网。该方法根据自动发电控制机组的向下转旋备用、联络线功率调整偏差,在线计算电网可消纳风电裕度。然后,结合风电考核打分和网络安全约束,依据不同场景分别进行以消除断面越限为目标的校正控制、以消纳最大风电并兼顾公平调度为目标的最小弃风控制以及系统安全裕度充足下的风电自由发控制。基于所提出的方法,开发了相应系统并在某省级电网投运。测试系统的仿真和实际系统的实际运行结果证明了该方法的有效性。     

采用动态赋权的风储协调多目标优化控制方法

风储协调控制中需要处理多个具有不一致性的子目标,各子目标的权重系数对控制效果具有关键作用。首先,通过仿真分析验证了基于固定赋权法的多目标优化控制难以适应风电出力的随机性特点。然后,提出一种通过网格化搜索进行权重系数在线调优的动态赋权方法。为了判定最优的权重系数,提出了一种基于隶属度与熵权法的评价方法。算例分析表明,所述方法能够根据风电功率波动情况、储能荷电状态(SOC)及储能出力等情况,自适应地改变各子目标的权重系数,从而在平抑风电功率波动的同时,提高了储能充放电效率,并显著改善对储能SOC的控制效果。     

储能系统的荷电状态管理策略及其影响评价

针对储能系统的荷电状态(SOC)调节问题,提出了一种基于变滤波时间常数低通滤波方法的储能SOC管理策略,并引入波动谐波含量和电池等效循环寿命来评价管理策略的效果。首先,从电力系统运行的角度对各频段的风电/光伏发电功率波动对电网频率的影响进行分析,为管理策略提供设计依据。然后,给出了所提出的SOC管理策略的原理和控制结构,并在风电/光伏发电功率波动频率分析的基础上,设计了低通滤波器的可变滤波时间常数控制规则和充放电功率限幅策略。最后,针对所提出的SOC管理策略进行了波动平抑仿真实验,并采用波动谐波含量和电池等效循环寿命对实验结果进行了评价分析,实验结果验证了策略的有效性。     

一种智能配电网三相调压器的模糊控制方法

高渗透率的分布式电源接入配电网,可能引起配电网电压幅值越限及馈线调压器频繁动作的问题。首先分析以线路压降补偿器为基础的调压器控制方法的不足和高渗透率分布式电源的接入引起现有控制方法失效的机理。针对这一问题,提出一种以通信为基础的三相调压器模糊控制方法,并设计一种综合考虑配电网潮流有功和无功功率的模糊控制器来缓解调压器的频繁动作。最后,通过改进的IEEE 13节点算例系统验证了所提方法的适用性和效果。     

混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略

在风电机组并网处安装储能装置可以有效平滑功率波动,提出了变分模态分解-模糊控制策略平抑风电功率波动。首先通过滑动平均滤波获得储能系统参考功率,采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)将储能系统参考功率分解后,分别将高频信号和低频信号分配给超级电容器和锂电池。结合超级电容器和锂电池当前荷电状态与其参考值偏差,经模糊控制规则修正储能系统设备的充放电功率。最后利用Matlab/Simulink仿真,结果表明该控制策略不仅能够满足风电场最大输出功率变化率限制要求,还可以保持荷电状态(SOC)维持在合理范围,避免过充和过放的发生。     

储能参与风电场惯性响应的容量配置方法

在当前风电高渗透率的背景下,电力系统对风电场的惯性响应能力提出了相应的技术要求。风电机组通过转子惯性控制可以提供一定的支撑,但受转子转速限制,风电机组难以在全风况下满足惯性响应需求。针对该问题,文中提出储能参与风电场惯性响应,将风电机组的转子惯性控制和储能控制相结合,使风电场具备类似于传统电源的惯性响应能力,并分析了不同风况下的储能容量需求,提出了基于非参数核密度估计的储能容量配置方法,摆脱了传统参数估计法对风速分布特性的依赖。算例分析表明,所提方法可有效降低储能配置容量,提高储能参与风电场惯性响应的技术经济性。     

双限幅功率协调控制器及其在多端直流系统中的应用

为了克服常规主从控制存在的功率主站丢失或达到其功率极限时,多端直流输电系统直流电压不受控以及常规下垂控制存在的正常运行时,各换流站无法精确控制其有功功率的缺陷,提出了一种双限幅功率协调控制器。该双限幅功率协调控制器包括一个上限幅环和一个下限幅环,上限幅环仅在直流电压高于某上限值时起作用并降低换流站整流方向上的有功功率,下限幅环仅在直流电压低于某下限值时起作用并降低换流站逆变方向上的有功功率。正常运行时,换流器直流端电压介于上限幅值和下限幅值之间,双限幅功率协调控制器输出被限幅至零,不起作用。文中进一步设计了连接风电场的VSC换流站功率协调控制。以一个四端口MTDC系统为例,仿真验证了双限幅功率协调控制器在不平衡功率指令、主站退出运行、风电功率波动工况下的有效性。研究结果表明,所提出的双限幅功率协调控制器综合了常规主从控制正常工作时各换流站能精确控制其有功功率以及常规下垂控制在功率失衡或故障工况下能够维持系统稳定性的优点,并克服了两种常规控制的缺陷。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。