基于滤波分配法的混合储能优化控制策略

混合储能系统的城轨列车采用基于阈值控制的电压电流双闭环控制策略时,制动阶段电压外环动态响应速度过慢,并且当列车功率需求减小时储能系统内部会出现能量循环。针对动态响应速度过慢的问题,提出电压外环以空载母线电压为参考的变增益比例控制策略,在列车制动阶段,以空载母线电压为参考值,根据母线电压与空载电压偏移量调整比例增益,抑制制动阶段电压外环超调过大;为抑制储能系统内部能量循环,提出带选择性的滤波分配控制策略,在列车功率需求减小时,使锂离子电池组直接跟踪系统输入功率,进而抑制储能系统内部能量循环,提高储能系统经济性。该文采用广州地铁四号线实际参数,搭建混合储能系统城轨列车仿真平台及实验平台,验证了所提控制策略有效性。结果表明,所提控制策略能有效解决母线电压超调量过大和储能系统内部能量循环问题。     

锂电池与超级电容混合储能系统拓扑结构优化

以锂离子电池为储能核心的新能源汽车在行驶过程中,会频繁面临大功率负载的冲击,导致锂离子电池容量衰减加快。提出了超级电容结合锂离子电池构建混合储能系统,通过研究混合储能系统的拓扑结构,优化得到一种计及成本及效率兼优的半主动式拓扑构型。建立锂离子电池和超级电容混合储能系统实验台架,对优化前后的拓扑结构进行实验测试。结果表明,超级电容满足瞬时动态负载需求,锂离子电池的充放电电流限制在标准充放电电流0.3CA(即30 A)以内,能耗和锂电池损耗成本分别下降0.63%和6.09%。     

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

混合储能系统基于荷电状态的功率分配方法

混合储能系统中,不同形式储能装置间的功率分配通常采用基于滤波的方法,该类方法原理简单,但其滤波时间常数在不同工况下难以设计和调试,且难以推广应用到包含两种以上储能形式的复杂混合储能系统中。为此,这里提出一种以荷电状态(SOC)为依据,不依赖于频率的功率分配方法。该方法易于实现,适用于各种特性的功率波动,能自动调整储能单元的SOC,并且可方便地推广到由两种以上储能形式组成的混合储能系统中。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

石油钻机微电网混合储能系统的协调控制策略

针对石油钻机复杂的地质环境易形成跳钻或溜钻现象,提出将混合储能应用于石油钻机微电网以改善电能质量。基于蓄电池和超级电容不同的储能特性,为使功率合理分配,提出一种自适应滤波常数的控制策略。该策略根据储能装置的工作状态实时修正输出功率,并设置了过充过放及最大限值保护,使储能单元运行在合理区间。仿真结果表明该策略提高了储能装置的性能,延长了储能装置的运行寿命,且增加了石油钻机微电网系统的稳定性。     

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。     

混合储能独立光伏系统MPPT策略研究

针对独立光伏发电系统中最大功率点跟踪(MPPT)控制策略与蓄电池充电管理相冲突的问题,将超级电容器应用于光伏系统中,与蓄电池一起构成混合储能系统。根据其性能特点,将恒定电压法与自适应变步长电导增量法相结合,提出了改进型MPPT策略。仿真及实验结果表明,改进的方法能够快速、稳定及准确地找到最大功率点。     

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。     

蓄电池-超级电容混合储能系统控制方法研究

电池-超级电容半主动混合储能系统广泛应用于短时大脉动功率的场合。通过对电力电子设备的控制,可以对瞬时功率进行合理地分配,最终达到延长电池和超级电容使用寿命及提高系统输出性能的目标。低通滤波和移动平均是两种重要的功率分配方法,而更适用于脉动负载的方法至今还没有文献给出。选用电池直接并联流母线,超级电容通过双向直流-直流变换器接直流母线的半主动混合储能系统,分析和建立了基于移动平均和低通滤波控制的两种SAHS模型。在脉动负载下,比较了低通滤波和移动平均这两种控制算法。此外,还设计了超级电容的过压和欠压保护控制。研究表明,两种控制方法在脉动负载下都能很好地减小电池的电流波动,但是移动平均控制下的电池电流更平滑。同时,超级电容的保护控制也保证超级电容工作在正常的电压范围内。     

内蕴运行寿命测算的混合储能系统控制策略设计

针对电池一超级电容器构成的混合储能系统(HESS),提出了一种基于低通滤波原理的HESS控制策略.基于滑动平均值原理确定电池参考输出功率,以实现电池对风电功率趋势性波动分量的控制,而超级电容器用以平抑风电功率中的快变波动分量;通过评估电池充放电状态,构建了内蕴运行寿命测算的HESS控制策略性能评价方法.基于某风电场实际运行数据,仿真分析了低通滤波截止频率、滑动平均值时间尺度等对HESS中电池运行寿命的影响,并给出了相应控制参数的参考值以延长电池运行寿命.研究结果对HESS的工程应用具有理论指导作用.     

基于寿命量化的混合储能系统协调控制参数优化

混合储能系统控制策略中参数对控制效果具有一定影响,应量化分析其影响并进行参数优化。文中采用考虑自放电率和充放电效率等因素影响的储能系统数学模型;在基于锂电池充放电状态的混合储能系统控制策略基础上,提出超级电容储能荷电状态协调响应裕量指标;结合适用于实际不规则充放电应用的锂电池寿命量化模型,建立基于锂电池量化寿命的混合储能系统协调控制参数优化模型。算例分析表明,合理选择混合储能系统协调控制参数可延长锂电池使用寿命,进而提高混合储能系统的整体性能。     

基于风电功率预测的复合储能超前优化控制策略

超短期风电功率预测的可靠性及精度均逐步提升,文中将其引入风电场复合储能系统(HESS)控制过程,并利用预测功率信息提出了HESS超前优化控制策略。通过相邻充放电区间时长的概率分布统计,确定预测信息的时长区间,并将其作为优化控制策略中的超前控制时间区间;通过分析影响HESS运行效率的主要约束,构建了高效的HESS充放电控制策略;以荷电状态偏移方差最小为目标函数,构建HESS各存储介质同步启动情况下的优化控制模型,并考虑充放电功率和容量限值约束,获取未来时间区间HESS介质的充放电功率控制模式;最后,给出了求解算法和实现步骤。以实际风电场运行数据进行算例分析,计算结果表明本文所提方法可有效实现HESS的高效控制,具有一定实际应用价值。     

用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计

储能技术是进行风电功率调控的有效技术手段之一,针对平抑风电波动功率的需求,提出一种基于蓄电池和超级电容器的新型混合储能系统.通过充放电控制器的合理设计,实现了储能元件充放电全过程的精确管理,延长了使用寿命;同时能够提供稳定的直流输出电压.针对该系统的控制系统设计,提出一种双层控制模型,并建立专家信息库.根据实时风电功率及储能元件的荷电状态,在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库,可得到充放电控制器相应的控制算法,简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑,缩短了控制时间.仿真分析表明,所提出的混合储能系统结构及其控制系统是切实可行的,可广泛应用于风电场,承担风电功率平抑的任务.     

混合储能系统平抑风力发电输出功率波动控制方法设计

风力发电系统输出功率的随机性对大规模风电并网会产生诸多不利影响,近年来采用储能装置平抑风电输出功率的研究取得了一定进展.文中分析了单独采用蓄电池组或超级电容器对风力发电输出功率进行补偿时的不足之处,在此基础上构架了采用蓄电池组和超级电容器的混合储能系统,并进一步提出了利用其平抑风力发电输出功率的控制方法.所提出的控制方法将补偿功率分为高频和低频2个部分进行补偿,一定程度上克服了储能设备单独使用时的不足,并且在补偿过程中考虑了电网调度的需求.经仿真验证该方法能够较好地平抑风力发电系统输出功率.     

基于混合储能的并网光伏电站有功分级控制策略

针对自然条件下光伏电源有功出力的波动性,以超级电容器和磷酸铁锂电池组成的混合储能系统为基础,制定了有功分级控制策略.首先分析了光伏电站整体结构及混合储能装置的接入方式,然后考虑电网需求利用指数平滑法来实时更新光伏电站整体出力参考值,实现第1级控制.根据储能元件能量存储与功率吞吐特性,提出了以超级电容器为充放电主体的混合储能系统能量管理策略,实现第2级控制,并设计了脉宽调制的控制原理电路.编程计算结果证实了所述方法的有效性.     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。     

电池储能系统平滑风电功率控制策略

风电功率具有随机性与波动性,为减小风电功率波动对电网带来的不利影响、减小风电功率分钟级的波动量,采取一阶低通滤波器并利用电池储能系统对风电功率进行平滑控制。根据风电功率的平滑效果,选取合适的平滑时间常数,分析储能容量与平滑时间常数之间的关系,并根据单位储能平滑率选取合适的储能平滑时间常数,可为风电场通过配置储能系统平滑风电功率提供参考。