混合能量存储在光电微能源中应用

在光电微能源供电的无线传感器节点中,光电微能源的输出效率决定了传感器节点工作的稳定性和对环境的适应能力.光电微能源的输出效率与光伏电池输出转换效率和能量存储管理方案等有关.本文中,根据光伏电池的V-I、V-P特性和能量存储器件的存储特性,通过研究能量存储对光伏电池输出效率的影响,提出利用混合能量存储结构,提高光伏电池输出效率的"窗口"控制法.实验证明,利用混合能量存储结构,不仅提高了光伏电池的输出效率,而且,通过并联方式为传感器节点供电,能有效减小对能量存储器高峰值功率密度的要求.     

能量暂存式集成光电微能源能量管理及系统设计研究

为满足MEMS无线传感器节点微型化的设计要求,设计了一种能量暂存式集成光电微能源系统。其利用传感器节点功耗特性,采用暂存式能量管理方案,在传感器节点休眠状态存储能量,在传感器节点激活状态为节点供电。并通过设计合适容量的能量暂存器,将光伏电池输出电压控制在最大功率区,提高光伏电池的能量转换效率。设计的能量暂存式能量管理方案能有效解决光伏电池面积较大和能量利用率低的问题。另外,设计系统所用器件具有较好的集成工艺兼容性,且所设计系统具有较好的输出稳定性。     

片上集成无线传感器节点光电微能源设计模型建立与分析

根据片上集成无线传感器节点光电微能源系统结构及传感器节点功耗,分析光电微能源系统各组成部分的能量参数和系统的能量转换、存储及传输机理,建立了片上集成光电微能源系统理论模型。另外,对能量存储、分配及无线传感器节点工作方式等对系统设计参数的影响进行了分析,同时,对能量存储式和能量暂存式两种能量存储模式对系统设计的影响进行了比较。结果表明,光电微能源不同的工作方式及能量管理模式直接影响微能源系统设计参数及工作特性。理论模型及分析结果为片上集成光电微能源优化设计奠定了理论基础及参考依据。     

滑雪场WSN节点风光互补供电设计

设计了一种基于滑雪场安全的无线传感器节点的供电系统,该系统利用风能、太阳能组成的生能器件以及两节1.5 V干电池组成的直流电源互补供电的方式对传感器节点进行供电,将风力发电装置和光伏发电装置组合成风光互补的复合发电系统,对锂离子电池和超级电容组成的双储能器件进行充电,当发电系统出现故障时,可以暂时使用干电池供电。该复合能源供电系统即节约了能源,又符合无线传感器节点低功耗的要求。     

多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战

有效能源的获取、转换、控制和利用是现代人类文明的核心,能源互联网作为能源系统的新一步革新,将分布式能量转化、存储装置和各类型负荷构成的冷、热、电、气等能源节点连接起来,以实现多种能量双向互补与集成优化。文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为研究对象。首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状。然后,以多能流混合建模为基础,对多能系统规划、智能调控、协同控制与互动、综合评估、系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运行模式等关键技术和挑战进行归纳。最后,对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望,以期为多能互补、集成优化提供部分研究思路。     

高寒地区光伏供电无线传感器节点设计

针对青藏高寒地区的特殊环境,通过选择低功耗SHT11传感器、CC2530无线传输芯片和提高光伏器件配置余量等措施,设计了一个光伏供电无线传感器节点系统,有效解决了高寒地区无线传感器网络节点的供电和续航问题,同时这一设计方法也可应用于小区、楼宇、温棚等环境数据的监测。     

基于混合储能的光伏微网动态建模与仿真

为提供连续稳定的光伏电能,提出了将能源转换效率高的蓄电池和存储成本低廉的氢能组合,构成混合储能系统应用于光伏微网,其主要元件包括光伏组件、燃料电池、电解池、氢气罐和蓄电池等,各元件通过使用功率变换器与直流总线相连,实现各元件输出特性的相互匹配。建立了各元件数学模型,设计了各元件控制策略和微网协调控制策略,使用Matlab搭建了基于混合储能的光伏微网的动态仿真平台,并对该微网的动态运行性能进行了分析。仿真结果表明:混合储能系统可及时响应负载需求,实现功率平衡。     

基于两级式变流器混合储能系统的应用

为提高诸如光伏、风力等可再生能源发电功率的可控性,避免由于外界环境变化引起的功率波动对电网的负面影响,提出一种基于两级式储能变流器的混合储能系统,采用PQ控制策略平抑可再生能源功率波动的方案。通过低通滤波算法估算混合储能系统的能量补偿,进一步设计控制器,精确控制储能系统的能量流向,达到储能系统与电网之间及时准确的能量交换。以光伏发电为应用背景,在MATLAB/SIMULINK中搭建混合储能系统模型。仿真结果表明:该方法使得光伏发电模块输出功率平缓,起到了平抑效果,可以满足电力系统实时调度的要求。     

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。     

新能源与可再生能源的关键技术与发展趋势

主要研究了开发新能源与可再生能源的关键技术,提出了电力电子变换、电能存储、电能管理与电能质量控制在新能源供电系统中的核心作用。着重探讨几种电能混合供电发电和分散供电方式,以及集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题,并展望新能源供电系统的应用前景。     

微型电磁式振动能量采集器的结构设计与仿真研究

随着大规模集成电路、无线传感网络的发展和对微机电技术研究的逐渐深入,基于微机电系统(MEMS)技术的微型电源具有广阔的应用前景。作为微型电源的一个分支,微型电磁式振动能量采集器可将环境中普遍存在的振动能转换为电能,从而可以长期有效的为传感器件供电。简单介绍了电磁式振动能量采集器的物理模型和工作原理,研究了在正弦激励下采集器的振动特性,分析了采集器结构的固有频率与振动形式,并利用有限元法对结构进行优化,提出了一种复合式振动能量采集器结构并进行了仿真研究,该结构与传统单一永磁体结构相比,输出电压显著提高。     

微能源

微电子机械系统 (MEMS———MicroElectroMechanicalSystems) ,是指运用微电子加工技术和微机械加工技术 ,在较小的物理尺寸上 ,集成了微机械元件 ,微传感器 ,微机械执行器 ,微电子元件、电路和供能部件的器件或是系统。目前供能问题已经成为MEMS降低成本、进入实用化、自动化的最大障碍。现有的一个解决方案是微能源。介绍了微能源技术的发展和技术现状 ,分别讨论了微型内燃机系统、微燃料电池、微太阳电池、微型锂电池、微型核电池等几种微能源的制造工艺 ,工作特性以及应用现状。简单分析了微能源的发展方向和应用前景。     

联网光伏发电系统调度运行控制方法研究

光伏联网是光伏发电系统的主流发展趋势,由于光伏出力受光照、温度等环境因素的影响呈现明显的随机性与不可控性,大容量光伏联网给电网调度带来一定困难。为了适应大容量光伏电源接入电网运行,本文采用混合储能平滑系统输出功率来提高联网光伏系统的可调度性,提出了一种基于不同补偿周期的双层混合储能能量管理方法,以实际供电曲线和调度曲线相关性、储能系统成本为优化目标,采用一种改进的基于小生境技术的Pareto遗传算法进行优化求解。通过算例优化配置了储能系统容量,分析验证了所提能量管理方法的合理性和有效性。     

光伏无线照明系统

当今社会,节能和环保问题关系着人们赖以生存的环境,如何节约资源,如何保护生态环境,已成为人们关注的焦点。世界各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动,促使了光伏无线照明系统的产生。光伏无线照明系统是一种基于光伏发电、无线传输技术、LED照明的新型照明系统,它采用光伏组件将太阳能转化为电能并通过无线电力传输装置,向照明LED灯具供应电能,从而达到了节能、环保的目的。     

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。     

基于光纤到户的智能互动用电技术研究与应用

以电力光纤到户公共平台建设为基础,搭建了光伏储能电站、光导照明系统和能效管理平台为核心的绿色清洁能源示范应用体系,落实国家节能减排政策,应对全球气候变化;探索研究基于电力光纤网络的智能电网业务应用,实现了配用电侧低压信息自动采集、小区配电自动化、商户(居民)能效管理、智能家居与安防技术、一体化缴费方式等新型业务应用技术,搭建了光纤到户气候小区运营管理平台,并与智慧城市云平台建立接口,实现供电企业与广电网络、通信运营商、小区物业和居民等多方利益主体的信息共享和协同发展;配套建立了社区"六位一体"公共服务体系,为小区住户提供点对点信息服务、专职社区经理、定期社区服务、供电质量监测、标准户表改造工程、电动汽车充电服务、民商互动营销、公共Wi-Fi等服务,拓展提升了供电服务的外延和内涵。     

离网型微电网稳态功率控制策略研究与实践

为了更好地解决离网型微电网的“源-荷”匹配问题,减轻以往能量管理过多依赖预测信息的弊端,在对储能电池SOC状态的变化趋势研究和工程实践的基础上,针对不同运行方式和运行场景,采用了基于专家规则的控制策略,充分利用微网能量管理系统的一体化数据采集和处理,保证能量管理可以依据储能SOC所属区间,按照事先制定的策略表,进行微网的稳态功率调控。在实际工程应用中,合理地设计了功率控制的控制网络,保证控制的快速性和准确性。该控制方法实现了光伏、风电、蓄热锅炉的功率自动控制,提高了离网型微电网稳态“源-荷”平衡控制的准确性和鲁棒性。     

基于CPS-SPWM的模块化多电平整流器的研究与应用

首先介绍MMC整流的原理和拓扑结构。建立数学模型,并以其中一相A相为例进行分析,直观地分析其工作原理。分析CPS-SPWM的工作原理,基于CPS-SPWM对MMC整流进行调制。其次在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。在综合控制上,首先给出整个控制流程图,然后分别介绍了电流电压内外环闭环控制,保持桥臂电压平衡控制以及子模块电容电压的稳压控制的原理及控制方法。最后建立环流产生的数学模型,详细分析环流产生的原理。针对环流的特点,搭建环流抑制控制器。仿真结果表明,控制策略能够完成对系统的控制,环流抑制控制对环流有很好的抑制作用。