适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略

电池储能系统凭借其可提高可再生能源消纳能力的优势逐渐成为电网关键环节,其中的生产、使用环节导致的电池不一致性是影响储能系统容量和寿命的重要因素。在直流型高压级联链式储能的拓扑结构基础上采取分级控制策略,基于电压模式和功率模式的一级控制,针对链式电池储能系统电池荷电状态(SOC)不均衡的问题,提出了一种控制参数自适应的SOC自均衡控制策略。该策略综合考虑电池SOC偏差、各模块电容电压水平、直流系统电压控制裕度以及输出调制比上下限,实时计算均衡系数。实验结果验证了所提策略能够在SOC偏差较大以及满功率充放电切换的极端工况下,实现SOC自均衡,均衡效率较高。     

考虑储能单元健康状态与荷电状态一致性的BESS功率分配策略

针对由多个储能单元组成的大型电池储能系统(BESS)不规则充放电导致的储能单元健康状态（SOH）和荷电状态（SOC）不一致性问题,研究储能单元内SOH差异与SOC一致性的关系。结合充放电优先级排序和自适应变异粒子群优化(AMPSO)算法,提出考虑储能单元SOH和SOC一致性的BESS功率分配策略。基于包含BESS、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据,对所提功率分配控制策略与传统功率分配控制策略进行了对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效提高储能单元SOC的一致性,延长储能单元使用寿命,降低储能单元运行损耗,增强BESS双向调节能力。     

体系架构下考虑虚假信息注入的微电网群分布式优化调度

真实信息交互是进行微电网群协同优化调度的关键因素之一。从体系角度出发,形成微电网群进行协同优化运行追求的是整体与个体利益最大化。因此,损害微电网群运行效益的信息交互为虚假信息。虚假信息注入势必给微电网群的安全、经济、稳定运行带来影响。针对处理虚假信息注入给微电网群优化运行带来影响的问题,文中引入体系方法在构建计及虚假信息注入的微电网群体系架构的基础上,建立考虑虚假信息注入的微电网群完全分布式优化调度模型,并结合改进交替方向乘子法和一致性算法提出微电网群虚假信息检测、定位及惩罚机制,有效减少虚假信息注入对微电网群协同优化运行的影响。最后,通过算例分析验证所建模型和虚假信息处理机制的有效性。     

光伏高渗透率下分布式储能群间协同的电压控制策略

针对分布式光伏高渗透率接入配电网后引起的节点电压越限问题,提出一种基于集群划分的储能调压控制策略。该策略包含配电网集群划分和分布式储能调压控制策略两部分。首先,通过改进的模块度指标对配电网进行集群划分;然后,在计及储能功率与荷电状态（SOC）的前提下,构建储能优化调压数学模型,根据越限电压的节点所在集群所需总功率对集群内储能进行分配,确定分布式储能运行收益最大时的储能时序动作功率;最后,分析不同方案下电压的波动性、配电网网损和储能运行经济性。通过两种方案对比表明,所提策略对应的方案不仅有效控制了节点电压、减少了网损,而且取得了良好的经济性。     

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。     

基于动态无功电压灵敏度的有源配电网移动式储能优化调度

随着城市负荷尖峰以及分布式电源渗透率的持续攀升,有源配电网存在负荷峰谷差进一步增大以及电压越限的风险。移动式电池储能系统(MBESS)具备时间-空间灵活性和四象限输出能力,考虑其有功出力参与削峰填谷、无功出力参与电压调节,提出了一种基于电压灵敏度分析的有源配电网MBESS的优化调度方法。首先,针对MBESS出力与接入位置之间的耦合影响,推导定有功功率条件下满足仿射关系的无功电压修正灵敏度;其次,考虑不同网络结构下不同节点电压的调整需求,提出一种动态无功电压修正灵敏度的计算方法,旨在确定MBESS的时序最优接入方案;然后,构建充分考虑运行经济性与可靠性的MBESS双层优化调度模型;最后,以IEEE 33节点配电系统为例,采用增强烟花算法对所提模型进行求解,结果表明所提方法能够在保证MBESS具备较好经济效益的同时,有效减小负荷峰谷差以及提升配电系统的整体电压水平。     

面向微电网群的云储能经济-低碳-可靠多目标优化配置方法

微电网群技术通过多微电网间的协同互补,促进了分布式可再生能源在微电网间的协同消纳,被认为是未来新型电力系统中分布式电源接入电网的重要方式之一。考虑微电网群中多微电网协同互济的特性,提出了一种面向微电网群的“集中共享、分散复用”云储能运营架构。其中,集中式储能面向微电网群中的所有微电网进行共享,以合作共建、容量共享的方式为所有微电网提供服务,旨在降低各微电网的储能使用成本;分布式储能主要服务于微电网群中的各个微电网,以保障各微电网自身的可靠性为主要目标,同时兼顾协同互济的储能复用需求。在此基础上,构建了经济、低碳及可靠多目标驱动的云储能双层优化配置模型,并基于第二代非支配遗传算法实现模型求解。然后,建立了微电网群云储能系统商业模式,基于Shapley值法及系统运行模拟实现云储能系统投资、运营成本及效益的合理分摊,提出云储能初始投资成本的分配方法。最后,基于IEEE 33节点系统搭建微电网群系统并开展算例分析,结果显示所提方法可提出面向不同投资偏好的云储能配置方案解集,并验证了云储能模式提升系统投资运营效益的有效性。     

考虑低碳制氢的微电网优化配置

“双碳”目标下,为减少弃风弃光量和传统制氢方法的碳排放,同时提升微电网经济性,对考虑低碳制氢的微电网优化配置进行了研究。通过对制氢过程进行建模,提高经济分析的真实性,结合微电网结构建立考虑低碳制氢的微电网模型,综合考虑微电网配置运行成本、售电/售氢收益以及低碳制氢所带来的节碳收益,建立考虑低碳制氢的微电网优化配置模型,并从系统和设备2个角度提出了衡量配置结果的评价指标。通过分析电、氢设备调度逻辑,提出了一种电氢协调调度策略,采用基于动态时间规整距离的K-means聚类和改进的粒子群优化算法求解得到系统优化配置结果。最后,通过算例仿真验证了制氢装置建模和调度策略的有效性,并分析了售氢价格对优化配置的影响。     

保供电型光储微电网运营策略分析

针对传统应急电源车保供电存在的资产利用率不足、成本较高等问题,结合微电网的发展趋势,提出了一种保供电型光储微电网的运营策略,重点讨论了微电网应用于保供电领域的经济性。提出了光储微电网代替应急电源车的保供电思路,从初始投资成本、运维成本、收益三方面初步分析了微电网应用于保供电领域的经济性;为了解决现阶段储能投资效益差的难题,提出了供电企业向储能投资商给予补贴的建议,并为此提出了虚拟保电量的概念;为了合理确定供电企业给予储能投资商的补贴数额,提出了非博弈和博弈2种补贴方案,并对3种运营模式中共同博弈投资模式的内部交易和定价机制进行了详细讨论。基于算例分析了不同的运营模式下供电企业和社会资本的经济效益,以确定最优的运营策略。     

考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置

针对低碳背景下并网型微电网的优化配置问题,提出了一种考虑阶梯碳交易和需求响应的含氢储能的并网型微电网优化配置方法。通过在规划模型中引入阶梯碳交易机制,降低微电网的碳排放;以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标,利用负荷需求响应引导用户改变用能策略,促进可再生能源消纳,减少储能配置容量,进一步降低微电网的碳排放和经济成本;建立包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、电解槽、储氢罐、燃料电池的并网型微电网的双层优化配置模型,上层模型以微电网等年值综合成本最小为优化目标,下层模型以微电网年运行成本和年碳交易成本之和最小为优化目标;采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法对双层优化配置模型进行求解。算例结果验证了所建模型的合理性和有效性,能够为含氢储能的并网型微电网的容量配置提供参考。     

考虑机网动态交互作用的光伏场群等值建模

光伏场群等值建模是研究新能源电力系统动态特性的基础。提出了综合考虑光伏电源自身动态以及机网动态交互作用的光伏场群等值建模策略。基于电力系统微分代数方程,讨论了光伏电源与电力系统间的动态交互作用,强调了光伏场站端口电压是机网交互的关键因素。仿真分析了不同电压跌落程度下光伏电源的动态,指出变流器控制策略是影响光伏电源自身动态的主导因素。基于此,进一步提出了考虑机网交互作用的光伏场群动态分群方法及建模流程。最后通过仿真算例表明,与现有仅基于光伏电源自身动态的分群方法相比,进一步考虑机网交互作用可显著提高光伏场群的等值建模精度。     

集中-分布式混合压缩空气储能电站优化规划策略

针对城镇配电网供电能力不足的问题,设计了一种集中-分布式混合压缩空气储能（CAES）电站的基本架构。该架构依托集中式先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)电站建立分布式液态空气储能电站,可更有效地利用AA-CAES电站大规模储气室的优势,延展AA-CAES电站的功能。然后,建立了集中-分布式混合CAES电站的运行模型。该模型能准确描述混合CAES电站空气压缩、液化、贮存、运输、汽化、膨胀发电等过程中的能量流通、转化、存储和释放机理。基于混合CAES电站的运行模型,结合全寿命周期成本理论,建立了混合CAES电站的优化规划与运行模型。上述模型还包含扩建输电线路、增建燃气轮机、安装电池储能等备选方案的相关约束,以便对比安装混合CAES电站和其他方案的经济效益。最后,通过算例仿真验证了优化规划与运行模型的有效性。     

独立直流微电网中考虑不同容量的分布式储能系统能量控制策略

为了同时满足独立直流微电网中含有不同容量储能单元的分布式储能系统(DESS)的电流精确分配及荷电状态(SOC)均衡的要求,防止DESS过放或过充,提高系统运行安全性与稳定性,提出了一种考虑不同容量的DESS能量控制策略。控制策略采用分层结构：在通信层中,相邻节点通过低带宽通信线进行通信,采用动态一致性算法获得平均值信息;在下垂控制层中,采用虚拟压降均衡器添加电流分配精度补偿量,动态消除线路阻抗对电流分配精度的影响,通过SOC均衡器调整下垂系数,提高SOC均衡精度;在直接控制层中,根据上层给定值直接控制DESS中的双向DC/DC变换器。通过频域分析验证了所提控制策略的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建DESS仿真模型,分析在不同工况下的运行过程。仿真结果表明,与现有方法相比,所提控制策略同时实现了不同容量DESS的电流精确分配及SOC均衡,能够适应线路阻抗变化的情况,且具备即插即用性能。     

分布储能直流微电网中多储能荷电均衡控制策略

在分布式储能孤岛直流微电网系统中,针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题,提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合,利用双曲正切函数的特性,限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量,使下垂系数对应的电压相等,设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗,设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明,所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配,并且使母线电压能够准确维持在额定值。     

多储能直流微电网荷电状态均衡控制策略

针对独立运行的多储能直流微电网,为了实现储能单元间荷电状态(state of charge,SOC)均衡以及负荷功率动态分配,提出一种关联SOC幂指数的改进下垂控制策略。首先从理论上对负荷功率动态分配原理进行了分析,推导出影响储能单元SOC变化率的模型,在此基础上,设计新的下垂控制器。同时为了解决均衡后期因储能单元间SOC差别较小而导致均衡速度越来越慢的问题,引入加速因子对虚拟阻抗权重系数进行在线优化。此外,通过引入二次控制环节来补偿由下垂控制导致的母线电压偏移问题。最后利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对所提控制策略进行了仿真验证。     

微电网混合型联网变压器及其故障阻隔协调控制

交直流混合微电网（HMG）联网与优化运行中,常规工频变压器不具备短路故障阻隔和电压综合控制能力。对此,提出一种适用于HMG的混合型联网变压器（HIT）,并构建新型基于混合型联网变压器的交直流混合微电网（HIT-HMG）。介绍了HIT拓扑结构并分析其运行原理,构造新型三柱三绕组工频变压器进行电压等级变换和部分功率传输,由串联变流器实现HMG的电压和电流主动控制。对HIT及串联变流器进行数学建模,建立新型工频变压器的等效磁路模型和等效电路模型。考虑配电网不同位置与故障类型,提出HITHMG故障阻隔控制策略。对所提HIT及控制方案进行仿真和实验验证,结果表明通过控制HIT的串联绕组电压,可以阻隔中高压配电网故障对HMG的影响。     

考虑直流子网影响的交直流混合微电网谐振特性分析

交直流混合微电网是未来配电网的重要组成形式。由于直流子网在混合微电网中所占比重提高,势必会对并网模式下的交直流混合微电网的谐振特性产生影响,而利用频域分析法需建立基于交直流混合微电网的高阶传递函数,建模困难。为了解决上述问题,提出了直流子网和互联变流器(interlinking converter,ILC)融合阻抗建模方法,建立了并网模式下交直流混合微电网系统的等效阻抗模型,利用模态分析法计算出系统谐振频率、参与因子以及参数灵敏度等谐振特性,进一步分析了ILC和直流子网参数变化对系统谐振特性的影响。分析表明,ILC和直流子网部分参数变化会大幅改变系统的谐振频率及谐振峰值。结论不仅有利于谐波谐振的治理,同时也为系统参数的设计提供了依据。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了交直流混合微电网仿真模型,验证所进行的谐振模态分析及参数变化对谐振特性影响的正确性。     

直流微电网DAB变换器和直流固态变压器的非线性控制策略

直流微电网中,当双有源全桥(DAB)变换器及直流固态变压器(DCSST)带恒功率负载运行时,恒功率负载负阻抗特性会对系统的稳定性造成不良影响。文中提出了一种基于非线性扰动观测器及反步控制的新型复合带恒功率负载直流变换器控制策略,推导得出DAB变换器和DCSST数学模型的布鲁诺夫斯基标准型,采用基于非线性扰动观测器的大信号非线性扰动估计方法作为前馈补偿提高输出电压调节的准确性,结合反步控制方法保证DAB变换器和DCSST在大信号扰动下的稳定性。实验结果表明,所提出的控制方法既能在大信号扰动下保证DAB变换器和DCSST的稳定性,又能在不同工况下保证快速动态响应和准确的电压跟踪。     

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。