基于储能技术的直驱式风力发电机无功控制

风电系统中的电压源型变流器储能系统得到广泛应用,文章分析以超级电容器为储能元件,采用双向DC/DC变流器控制的储能系统对直驱式风机的影响,提出一种基于超级电容器储能的直驱式风力发电机无功控制策略。通过储能系统和风机变流器协调控制,维持直流电压恒定,提高直驱式风电系统的无功输出能力。最后基于3种无功控制方案的算例进行仿真,仿真结果验证了文章控制策略的可行性和有效性。     

H桥级联型储能功率转换系统（PCS）相内均衡控制策略研究

主要针对H桥级联型储能功率转换系统(Power Control System,PCS)电池荷电状态(State of Charge,SOC)的相内均衡控制策略进行理论分析和研究。设计容量等级和额定电压为10 k V/2 MW的储能功率转换系统,研究电池单元的相内SOC均衡控制策略,构建Matlab仿真模型,仿真验证H桥级联型储能PCS的SOC均衡控制策略。     

一种光伏发电系统的柔性功率输出控制策略北大核心CSCD

从功率供需平衡角度出发,深入研究了基于有功备用的光伏发电系统稳定运行控制策略,提出一种光伏发电系统柔性功率点跟踪(FPPT)控制策略。当光伏阵列输出功率发生波动时,按照负荷或调度功率需求进行功率匹配,使光伏阵列始终运行在稳定区域,改善无储能光伏虚拟同步发电机运行特性。基于RT-LAB实时仿真实验平台搭建了两级式光伏发电系统模型,DC/DC控制环节采用文章所提出的FPPT控制策略,DC/AC环节采用经典的VSG控制策略,实时仿真实验结果验证了所提出控制方法的正确性与有效性。     

黑启动火电机组后储能型风电场的调控策略研究CSCD

利用储能型风电场作为黑启动电源带动局域电网内的火电机组启动后,将其与火电机组组成风储火系统并列运行,对提高电网的恢复速度具有重要作用。为形成风储火系统并使其在局域电网后续恢复过程中能够保持稳定,提出了一种在启动火电机组后储能型风电场的控制策略:在电池储能系统控制单元中采用基于控制器状态跟随的平滑切换控制方法,并通过对其控制策略的切换点进行调整,以使电池储能系统能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间实现由V/f控制到P/Q控制的无缝切换;在电池储能系统控制单元中建立附加惯性控制器和附加频率下垂控制器以提高风储火系统的频率稳定性,在双馈风电机组控制单元中建立附加电压下垂控制器以提高风储火系统的电压稳定性。仿真结果表明:利用所提调控策略能够在火电机组与储能型风电场并列运行瞬间,使电池储能系统的控制策略进行平滑切换,并能使风储火系统在恢复局域电网内其它机组或负荷时保持稳定。     

H桥级联电池储能系统四级均衡控制研究

针对H桥级联电池储能系统中电池均衡的问题,研究和设计四级均衡控制。在电池模块内,单体采用双向DC/DC进行模块-单体的能量转移实现模块内单体间的均衡;在同组的电池模块之间采用基于交流母线的双向AC/DC实现电池模块间的均衡;在同一相不同的储能单元间采用基于荷电状态(SOC)的比例功率分配控制实现同相内储能单元间的均衡;对于储能系统三相之间的不均衡采取零序电压注入法进行均衡控制。上述控制在南方电网深圳宝清电池储能站2 MW/10 kV H桥级联储能系统上应用并进行测试验证。     

智能微网中铅酸电池储能系统控制策略

介绍了铅酸电池储能系统组成,包括铅酸电池组、电池管理系统（BMS）和储能变流器（PCS）,对铅酸电池储能系统的并网PQ控制、离网v/F控制、并离网切换控制和恒压浮充控制等控制策略开展研究,在此基础上研制了250kW／800kW·h铅酸电池储能系统,应用于扬州经济技术开发区智能电网综合示范项目中,试验证明所采用的控制策略能够满足运行要求。     

发动机怠速停止系统储能装置设计与性能仿真

由于汽车怠速时燃油消耗高,导致车辆经济性降低,汽车怠速停止系统通过自动关闭发动机来节省燃油,提高车辆燃油经济性。提出了汽车怠速停止的概念,在介绍汽车怠速停止系统的结构组成与工作原理基础上,对系统使用电池的情况进行了分析,设计了适合汽车怠速停止系统的复合储能装置,并对储能装置的荷电状态、电容和DC/DC转换器进行了参数设计。对改装后某一车型,利用硬件在环仿真试验系统,在ECE15+EUDC城市循环工况下,进行仿真试验。试验结果表明,设计的储能装置的能量回收率较高,对系统电流能够进行有效控制,降低了对电池的冲击,提高了系统使用寿命,能够较好地适用于城市工况。     

邮轮混合储能系统分段式下垂控制技术

针对脉冲负载频繁投切引起的邮轮混合储能系统频率、电压波动问题,提出一种改进的下垂控制策略。针对锂电池和超级电容混合储能系统建立仿真模型,为各储能单元配置独立的双向DC/DC变换器,仿真分析分段式下垂控制策略对功率分配和均流控制的效果。仿真结果表明：在负载突加或突卸工况下,分段式下垂控制策略可根据负载功率和直流母线电压变化自动控制储能系统功率流向,快速有效平抑电网的负载波动。     

家用单相锂电池储能系统研究

对基于锂电池的家用5 kW单相储能系统进行了设计,建立了基于双向半桥DC/DC变换器和双向DC/AC PWM变流器的功率转换系统,设计了基于虚拟移相技术的有功无功解耦控制算法,实现了储能系统的四象限运行。仿真结果表明,该控制系统除可对锂电池充放电之外,还可以提供无功补偿,同时电流谐波较小。     

柔性并网光储系统的设计与实现

为实现主动配电网中清洁能源对电网的支撑和调节功能,设计并开发一种柔性并网光储系统。系统上位机实现顶层控制策略,确定系统参与配电网优化运行的最优有功、无功出力,实现光储系统友好接入电网。系统能量变换单元由光伏DC/DC变换器、储能双向DC/DC变换器和DC/AC变换器3部分组成,其中光伏DC/DC实现升压功能和最大功率点跟踪(MPPT),储能双向DC/DC实现功率可控的充放电,使系统并网有功为参与配电网优化运行的最优有功功率。DC/AC变换器稳定直流母线电压,实现有功、无功最优并网,同时检测负载电流,实现谐波补偿。基于配电网动态模拟系统构建实验平台,测试结果验证柔性并网光储系统工作的有效性和可行性,为高渗透率并网光储系统的工程应用奠定基础。     

基于分层控制的微电网混合储能协调优化策略研究

复合储能是保障微电网安全稳定的关键技术之一,本文根据储能电源的各自运行优势特点,提出了基于上层下垂-下层倒下垂的分层协调控制策略,上层全钒液流电池储能运用自主下垂控制,超级电容运用倒下垂控制策略,以增加系统稳定性、减少系统建设成本、增加实际工程可行性为优化目标,应用PSCAD专业软件对系统进行模拟仿真,仿真验证本文所采用的控制策略可控制微电网稳定运行,对微电网大容量储能系统的配置与设计提供有价值的参考和帮助。     

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

Application and control of super capacitor in high-speed railway regenerative braking energy storage

针对高速列车在制动过程中产生的再生制动能量得不到有效利用的问题,提出一种基于超级电容（supercapacitor,SC）的高速铁路再生制动能量存储方案。该方案以铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）作为接口电路,将储能装置与牵引供电系统连接在一起,采用超级电容作为储能介质,通过双向DC/DC变流器与铁路功率调节器直流侧相连,从而实现能量存储与补偿负序电流的功能。在研究储能方案拓扑结构的基础上,分析了负序电流的补偿原理,并根据补偿原理研究了储能方案的控制策略,对RPC两变流器采用滞环控制的方法,对储能装置中的双向DC/DC变流器采用电流闭环的控制方法。仿真结果表明,所提出的存储方案能够有效回收利用高速列车产生的再生制动能,并对负序电流进行补偿,改善电网侧电能质量。     

Improvement of ultracapacitors-energy usage in fuel cell based hybrid electric vehicle

Hybrid electric power systems based on fuel cell stack and energy storage sources like batteries and ultracapacitors are a plausible solution to vehicle electrification due to their balance between acceleration performance and range. Having a high degree of hybridization can be advantageous, considering the different characteristics of the power sources. Some parameters to be considered are: specific power and energy, energy and power density, lifetime, cost among others. Ultracapacitors (UC) are of particular interest in electric vehicle applications due to its high-power capability, which is commonly required during acceleration. UCs are commonly used without a power electronics interface due to the high-power processing requirement. Although connecting UCs directly to the DC bus, without using a power converter, presents considerable advantages, the main disadvantage is related to the UC energy-usage capability, which is limited by constant DC bus control. This paper proposes a novel energy-management strategy based on a fuzzy inference system, for fuel-cell/battery/ultracapacitor hybrid electric vehicles. The proposed strategy is able to control the charge and discharge of the UC bank in order to take advantage of its energy storage capability. Experimental results show that the proposed strategy reduces the waste of energy due to dynamic brake in 14%. This represents a reduction in energy consumption from 218 Wh/km to 192 Wh/km for the same driving conditions. By using the proposed energy management strategy, the estimated fuel efficiency in miles per gallon equivalent was also increase from 96 mpge to 109 mpge.     

Energy storage-based power buffering control for photovoltaic power generation system

光伏发电系统输出的最大功率随外界环境变化而波动,无法满足负荷的供电需求,针对该问题,建立了基于储能系统的光伏发电系统结构,介绍了光伏发电系统运行原理,分析了系统功率与直流母线电压的关系,设计了无源式储能系统和有源式储能系统对功率进行缓冲以满足控制目标.仿真结果表明,有源式储能系统较无源式储能系统有更好的功率调节作用,通过双向DC-DC变换器的储放能量自动切换控制,使得光伏发电系统输出的功率与负荷需求功率良好匹配,直流电压稳定.     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。     

基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究

针对并网光伏发电系统输出功率的波动,提出利用混合储能系统对功率进行平抑.介绍了光伏最大功率跟踪和并网逆变的控制,为实现发电和并网功率的匹配,考虑蓄电池和超级电容器各自特性的优势,对混合储能系统提出了三级式功率分配策略;通过设计相应的控制方法和以功率分配单元的输出功率作为参考值,混合储能系统控制变换器进行合理充放电.混合储能系统不仅保证了并网功率按计划运行,而且稳定了直流母线电压、满足了随机负荷供电.通过仿真验证,三级式功率分配策略有效,控制方法可行.     

Combined operation of DC isolated distribution and PV systems for supplying unbalanced AC loads

This paper describes a DC isolated network which is fed by distributed generation (DG) from photovoltaic (PV) renewable sources to supply unbalanced AC loads. The battery energy storage bank has been connected to the DC network via DC/DC converter called storage converter to control the network voltage and optimize the operation of the PV generation units. The PV units are connected to the DC network via its own DC/DC converter called PV converter to ensure the required power flow. The unbalanced AC loads are connected to the DC network via its own DC/AC converter called load converter without transformer. This paper proposes a novel control strategy for storage converter which has a DC voltage droop regulator. Also a novel control system based on Clarke and Park rotating frame has been proposed for load converters. In this paper, the proposed operation method is demonstrated by simulation of power transfer between PV units, unbalanced AC loads and battery units. The simulation results based on PSCAD/EMTDC software show that DC isolated distribution system including PV units can provide the balanced voltages to supply unbalanced AC loads.     

基于有源纹波补偿器级联多电平电池储能系统设计

通过分析传统的H桥直流端电流的谐波特性,针对其截止频率较低、影响变换器的有功响应速率、产生很大的恒定磁通、设备的体积较大的问题,提出一种有源纹波补偿器,通过匹配适当容量的开关器件,使得ARC电路在无直流源的前提下,通过单闭环单参数的控制实现电池纹波电流抑制,优化提升了LC无源滤波的效果。仿真结果表明,含有ARC电路的级联多电平储能变换器在电网不平衡工况下可以正常工作,同时流入电池的纹波电流得到了有效抑制。该研究成果应用于电池储能系统,可提供稳定的频率和电压支撑,实现经济运行,可有效解决电动汽车充电的随机性和波动性所带来的电能质量问题。     

Advanced concept for dispersed power supply system using AC modules

A method of for estimating the reliability of new conceptual stand-alone dispersed power supply systems using AC modules with self-contained logic was proposed and system reliability estimated using a yearly scale simulation. The AC module is able to supply AC power on each module and has the flexibility to enable construction of a grid-connected system. Power storage devices were required when applying AC modules to the stand-alone power supply system. For these power storage devices, we used a battery with a built-in DC/AC micro bi-directional inverter known as AC battery. To maintain the flexibility of the system extension, the AC modules and AC batteries were controlled by self-contained logic. This logic performs parallel operations for the voltage control inverter and keeps supply and demand in balance.