风氢耦合系统能量管理策略研究

针对风力机出力的波动性和并网弃风问题,采用风力机/电解槽/燃料电池/超级电容的风氢耦合发电系统及其能量管理控制策略。针对风氢耦合发电系统的12种运行模式,提出一种能量管理控制策略,确保在各个控制单元的作用下,能量协调流动于各个子单元间。能量管理控制策略不仅使风氢耦合发电系统出力可控,而且平抑了直流母线电压波动,平滑了上网功率。通过Matlab/Simulink软件进行仿真研究,验证了风氢耦合发电系统的能量管理控制策略的有效性,提高了风电消纳能力。     

考虑超级电容荷电状态的光伏发电系统功率控制研究

针对光伏出力的波动性和间歇性,文章将蓄电池和超级电容器相结合的混合储能系统HESS(Hybrid Energy Storage System)应用到光伏并网系统,实现了光伏系统的功率平滑,平衡能量,提高并网电能质量。同时考虑到低通滤波法在进行功率分配时存在滤波时间常数难以计算的问题,就蓄电池与超级电容提出一种由超级电容荷电状态(SOC)来反馈二者功率分配的控制策略;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。仿真结果表明:与低通滤波法相比,文章所提功率分配控制策略延长了蓄电池的使用年限,防止了超级电容器的过充、过放,而且实现了单位功率因数并网。     

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。     

Li-SC HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制策略

微电网通常采用储能系统来平抑负载变化引起的直流母线功率波动。文章采用锂电池和超级电容器的混合储能系统(Li-SC HESS)来同时满足因负载变化引起的功率与能量两方面的需求。研究了混合储能系统模型结构,提出了相应的HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制方法。结合Simscape在Simulink中建立光储微电网混合储能系统仿真模型,与微电网常规的双闭环线性控制策略进行对比研究。仿真试验结果表明,提出的HESS控制策略可有效减少锂电池充放电次数,平滑其充放电过程,延长使用寿命,进而改善混合储能系统的性能。     

风氢耦合系统超前控制策略研究

针对风电场计划出力跟踪精度不足、储能系统调控不力、输出功率波动较大的问题,本文提出风氢耦合系统超前控制策略,其中风氢耦合系统由风电机组-电解槽-储氢罐-燃料电池耦合而成.基于氢储能系统状态、超短期预测功率及日前计划出力,制定系统调节策略,提出最大化计划出力跟踪能力、最大化储能系统调节能力以及最小化功率波动平滑加权的目标...     

双级锂电池-超级电容混合储能的协调控制及功率分配

为平抑直驱式永磁同步风电机组功率波动,文章采用双级锂电池-超级电容混合储能的分层控制策略。首先,通过双向DC/DC变换器控制各储能单元充、放电;其次,将混合储能系统分为协调管理层和功率优化层,协调管理层充分利用锂电池和超级电容优势互补,功率优化层以锂电池荷电状态和最大充、放电功率为约束,建立锂电池功率分配策略及充、放电模式切换;最后,将实测风速数据导入仿真模型,并对比单级锂电池系统的充、放电次数。仿真结果表明,文章所提混合储能系统分层控制策略可很好地实现平滑风电系统出力,且减少了锂电池的充、放电次数,延长锂电池的使用寿命。     

含旋转备用的独立风光储系统控制与仿真

鉴于独立风光储系统配备一定容量的旋转备用的必要性,利用小型柴油发电机作为独立风光储系统的旋转备用,在PSCAD平台上建立了独立风光储系统的仿真模型,并提出将风力发电和光伏发电系统均采用恒功率(PQ)控制、蓄电池和超级电容器的混合储能系统作为主控制器采用恒压恒频(V/f)控制的控制策略,EMTDC仿真结果验证了将旋转备用控制引入独立风光储系统的正确性和有效性。     

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。     

风-储联网运行分析平台的设计

在Visual Studio和SQL sever环境下构建风-储联网运行分析平台,实现对风电/负荷数据的管理和分析,可计算储能系统在多种控制策略下的最优配置结果,并分析其在给定配置和控制策略下的联网运行性能。通过仿真分析验证风-储联网运行分析平台工作的有效性,并基于某风电场实测数据研究在平滑风电出力和降低风电功率预测误差两种控制策略下储能系统的最优配置,分析储能系统的联网运行性能,为工程实际中风电场侧储能系统控制策略及配置的选择提供理论参考。     

光伏-燃料电池混合发电系统建模与仿真

建立一种家居光伏-燃料电池混合发电系统,该系统由光伏发电装置、燃料电池/超级电容、电解池、氢存储装置以及功率调节单元等组成。因光伏发电受日照变化影响,因此采用燃料电池与超级电容相结合与光伏装置配合发电可保证混合发电系统供电的稳定性和可靠性。以武汉地区日照强度和家居用电为例,在Matlab/Simulink软件中对该系统进行了仿真,结果表明该混合发电系统可以满足普通家居用电需求。     

Supercapacitors for power control in a grid-connected photovoltaic system

并网光伏发电系统输出功率的波动性和随机性给并网后系统稳定性,光伏发电消纳以及光伏电站电能质量等方面带来了负面影响,制约了光伏发电的发展.针对这一问题,将超级电容器作为功率调节装置,控制光伏并网系统按指定值平滑,准确地输出功率,使光伏发电具有可调度性.在分析了超级电容特性,系统构成和双向DC/DC变换器状态空间平均小信号模型的基础上,提出功率,电流双闭环反馈滞环电流控制策略,控制超级电容器吸收或补充输出功率的波动成分.在PSCAD/EMTDC 电力系统仿真软件中构建仿真模型,对提出的系统和控制策略进行了仿真分析,良好的仿真结果验证了方法的可行性.     

光伏/蓄电池/燃料电池自主能量管理系统研究

提出一种依赖系统频率检测的孤岛微电网能量自主管理系统(AEMS)。AEMS在传统光伏/蓄电池混合系统的基础上,引入一组作为热备用的燃料电池,可实现系统全天候运行。AEMS可以自适应地响应负荷变化,实现光伏最大功率追踪(MPPT),蓄电池的充放电管理以及燃料电池的启动和停机。AEMS中所有分布式单元均采用基于下垂控制的电压源型接口逆变器并联,通过系统频率和本地信息进行能量管理,无需通信,系统可靠性高。仿真验证该策略的可行性。     

光伏发电系统输出功率特性分析及其平滑控制研究

为解决光伏发电系统受光照、温度等外部环境因素影响大、输出功率波动频繁以及并网电流谐波含量大等问题,在分析光伏并网发电系统输出功率特性的基础上,提出一种基于蓄电池和超级电容复合储能的并网功率平滑控制策略。详细分析不同光照、温度环境下系统输出功率的特性及其对电网的影响,给出复合储能型光伏并网发电系统的实现方案,并提出改进的系统并网控制方法,实现系统并网功率高、低频波动分量的平滑控制。仿真结果表明:该控制策略能有效平抑系统输出功率波动,同时降低并网电流的谐波含量。     

运用虚拟同步机技术的新型兆瓦级光-储并网结构

提出一种新型的VSG光-储分布式发电系统结构,该方案在传统光-储并网发电系统的逆变器后端另外添置了一套储能电池。这样不但可提高光伏组件的工作效率,避免光伏出力变化对系统频率造成影响,而且还可根据电网负荷的异常波动情况及时有效地输出有功及无功功率,达到稳定电网频率、电压的作用。系统的动态分析及仿真结果证明了该新型光-储并网发电系统结构能够实现新能源并网的目标与要求。     

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。     

基于功率分层的孤岛直流微网协调控制策略

文章提出一种改进型功率分层协调控制策略,该策略利用荷源功率差信号代替母线电压信号作为切换条件,使孤岛型光储直流微网系统能够在不同运行模式间平滑切换,从而实现微网内部功率的动态平衡,保证不同工况下均存在以电压特性运行的松弛终端给直流母线提供电压支撑。通过下垂控制实现并联型储能系统按照实时功率调节能力决定自身出力,有效避免储能系统的过充过放,并引入二次运行控制环节解决了储能单元功率分配超过最大充放电功率引起的系统失衡问题。最后通过Matlab/Simulink平台在不同工况下实现该策略,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与优越性。     

多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略

光伏发电的间歇性和随机性是制约其大规模发展的主要因素,由此文章提出一种适用于多场景的光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略。首先,针对光伏电站多个典型出力场景,并结合并网限制要求,对光伏原始功率信号进行变分模态分解,求得并网目标功率和储能需求功率,并利用阈值补偿方法缩短计算时长;然后,通过协调互补的双单元储能系统对储能需求功率进行消纳,使得各储能单元能够在标准充、放循环深度内独立承担任务;最后,在Matlab平台上对所提信号分析算法的平抑效果,以及光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略的普适性进行仿真验证。仿真结果表明,在多个典型场景下,所测得的并网目标功率均满足并网限制要求,所选的分析算法可有效平抑光伏出力的波动,该协同控制策略能够保证双单元储能系统的长期稳定运行,大幅度提高了光伏并网的可靠性。     

基于超级电容储能的风电并网功率调节控制系统

风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量产生影响,使用储能装置可以改善风电质量。通过在风电场并网的交流侧母线上并联超级电容储能单元,能实现对风电场功率的调节,减小功率的波动。文章设计了风电场并网及储能系统各部分的控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下创建了系统的仿真模型,验证了控制策略的正确性。仿真系统最终实现了电机侧变流器最大风能跟踪、电网侧变流器单位功率因数并网和超级电容储能单元对风电场并网功率的调节。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于二维联盟多代理技术的风-光-储集群广域协调控制

分散独立控制的风-光-储系统未对负荷进行统一协调响应,其无序充放电不利于电力系统的安全经济运行。针对集群风-光-储系统,构建基于二维联盟多代理技术(MATTDA)的广域协调控制架构,提出适用于风-光-储集群的广域协调优化控制策略。以平抑风-光整体出力波动促进风-光消纳和优化电池储能寿命为控制目标,采用JADE搭建多代理仿真环境,通过算例系统验证所提控制策略可充分利用风-光-储集群出力的时空差异性,提高集群出力的整体可控性,有效平抑风-光整体出力波动,并改善其独立无序充放电对储能使用寿命的不利影响。