分布式储能系统电流负荷动态分配方法研究

为实现直流微电网内电流负荷在分布式储能系统(DESS)间的合理分配,克服传统下垂控制策略中电流分配精度低和母线电压跌落问题,提出一种适用于DESS的改进荷电状态(SOC)下垂控制策略。利用该策略可实现电流负荷在储能单元(ESU)的合理分配,避免ESU的过充过放;同时克服了线路阻抗对电流负荷分配的影响,实现了电流负荷的精确分配,且维持直流母线电压值恒定,从而保证了直流微电网的稳定性。最后对所提控制方法的有效性分别进行了仿真和实验验证。     

公共阻抗突变及变流器本地负载接入下储能单元荷电状态均衡研究EI北大核心CSCD

孤岛直流微电网常配备储能系统以消除分布式能源随机出力和负荷波动带来的不平衡功率。在线路阻抗不匹配场景下,公共负载阻抗的突变以及储能变流器本地负载的接入都会影响储能单元暂态均流精度,进而降低荷电状态(state of charge,SOC)均衡水平。该文通过关联储能单元输出电流与荷电状态信息,根据系统运行状态自适应分配二者在下垂系数中的权重。基于上述策略,储能单元在稳态运行与暂态突变期间,其下垂系数分别跟随荷电状态差值及电流差值,从而迅速调节自身外特性阻抗,保证均流效果及荷电状态均衡。同时,采用电压恢复策略消除下垂控制带来的电压偏移。考虑到下垂控制对系统的稳定性有影响,文中给出系统控制结构图和用于分析系统稳定性的特征方程,结合劳斯稳定判据验证了系统的稳定性。最后通过Matlab/simulink仿真对比验证所提策略的正确性和有效性。     

直流微电网分布式储能系统电流负荷动态分配方法

针对独立运行的直流微电网,提出了一种考虑不匹配线路阻抗和储能容量的分布式储能系统分级控制策略。通过负荷平衡级控制动态地微调虚拟阻抗,消除不匹配线路阻抗对电流负荷分配精度的影响;进而通过荷电状态(SOC)平衡级控制,各个储能单元根据其容量和SOC动态地调节电流负荷,使得SOC误差以e指数曲线下降,最终实现储能单元在充放电过程中SOC均衡。所提方法采用动态一致性算法,可实现各分布式储能单元的信息共享,提高了系统的可靠性与灵活性。通过小信号稳定性分析,讨论关键参数对系统稳定的影响。基于RTDS设计了3种实验方案,结果验证了所提方法能够使得电流负荷按储能容量合理分配,提高了系统的扩展性和通用性。     

基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术

以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。     

微电网分布式储能单元荷电状态平衡和电压恢复

为保证分布式能源出力和负荷波动时微电网中能量平衡及稳定,分布式储能单元(distributed energy storage units,DESUs)工作于充放电模式,然而,受线路阻抗不一致的影响,DESUs充放电过程中会出现荷电状态(state-of-charge,So C)不平衡现象,造成过充电或过放电,减短了储能单元的使用寿命。该文基于下垂控制提出So C平衡控制方法,实现So C平衡;同时提出基于低带宽通信的电压恢复控制策略以补偿由下垂控制引起的电压偏差,So C平衡和电压恢复由本地脉冲协调控制,两者互不干扰。讨论分析了不同工况下该策略的特性,证明了So C平衡和电压恢复的有效性。     

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。     

含负荷功率自动分配的独立直流微电网协调控制

针对独立运行直流微电网,提出了含负荷功率自动分配的协调控制策略。孤岛运行状态下,直流微电网需独自承担系统电压稳定,为此采用多组小容量储能单元平衡分布式电源(DG)和负荷功率从而控制母线电压稳定。同时,为了避免储能系统过充和过放以及降低对通讯的依赖程度,根据各储能单元的荷电状态(SOC)和最大功率设计自适应下垂控制自动协调不同储能单元之间的负荷功率分配,可减小电压波动。当储能系统充电功率超过其最大允许功率或满充时,不同DG单元根据各自最大输出功率由最大功率跟踪控制(MPPT)切换为带有电压前馈补偿的下垂控制模式稳定母线电压和自动分配负荷功率,并考虑各单元的输出阻抗来提高分配精度。最后利用Matlab/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可协调不同模式下独立直流微电网稳定运行和实现负荷功率自动分配。     

直流微电网不同荷电状态多储能系统分布式控制

直流微电网在离网状态下需要储能系统维持其稳定运行,而在多储能变换器并联的情况下,线路阻抗不匹配会导致各储能单元荷电状态(state of charge, SOC)无法均衡以及变换器输出电流无法精确分配,同时由“虚拟阻抗”造成的母线电压偏差也需要得到补偿。针对一系列问题,提出改进的SOC均衡控制策略,自适应调整“虚拟阻抗”实现SOC均衡,并提出一种分布式二次控制策略,构造包含多个信息的转移因子,生成唯一的且能同时实现消除线路阻抗影响及恢复母线电压两个目标的电压补偿项,以减轻系统通信压力。其中为获得全局所需平均值信息,基于一致性算法,利用低带宽通信在相邻变换器间进行信息交换,并设计了分布式动态平均值算法控制器。最后搭建光伏多储能系统模型,仿真与实验验证了该控制策略的有效性和准确性。     

基于虚拟额定电流的直流微电网分布式储能单元精确电流分配研究

为了孤岛直流微电网的稳定运行,通常需要配备储能系统。为了防止储能系统中部分分布式储能单元过充或过放,储能单元的荷电状态需要达到均衡状态。但不匹配线阻会不可避免地存在于实际直流微网中,并影响荷电状态均衡的效果。针对该问题,提出一种基于虚拟额定电流的策略,该策略基于常见的PI控制器就可消除线阻对荷电状态均衡的影响。基于上述策略,储能单元在充放电时可根据其荷电状态或放电深度自适应地调整虚拟阻抗,使荷电状态快速达到均衡。同时,采用电压恢复策略使直流母线电压恢复至电压参考值。此外,为了减轻对通信总线的压力,采用基于自律分散系统的分布式通信结构。此外,稳定性分析为所提控制策略提供了理论上的支撑。最后,基于RTDS平台的对比案例验证了所提控制策略的有效性。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

考虑通信异常的直流微电网储能单元分布式协调控制研究

由于分布式新能源接入的波动性,需要针对孤岛直流微电网配置一定容量的储能设备。为了防止分布式储能单元的过度放电或深度充电,必须保证储能单元充放电过程中荷电状态(state of charge, SOC)均衡。针对该问题,提出了一种考虑通信异常的储能单元分布式控制策略。针对不同额定容量的储能单元,对传统下垂控制进行改进,利用采样保持器周期性修改下垂系数,直至储能单元SOC均衡。并利用电压和电流信息生成单一的补偿环实现输出电流按额定容量的比例分配和直流母线电压补偿,降低系统通信能力要求。若通信发生故障,通过Dijkstra算法更新拓扑结构矩阵,基于改进后的动态一致性算法获取相邻节点的信息,得到新通信拓扑结构下的信息平均值;并通过频域分析证明系统的稳定性。最后,在RTLAB平台中搭建4种案例模型,验证所提控制策略的有效性。     

考虑通信故障的直流微电网多储能荷电状态动态均衡策略

为实现直流微电网中分布式储能单元荷电状态(state of charge,SOC)均衡以及负荷功率的动态分配,提出新的下垂控制策略。首先,通信正常时,根据SOC分担负荷功率动态调节下垂控制参考电压来协调分布式储能(distributed energy storage,DES)。其次,无通信条件下提出基于Metropolis准则自适应调节下垂系数的控制方法,在无通信情况下自适应调节负荷功率分配。然后,给出了两种工作条件下控制策略的平滑切换方法,保证切换前后系统安全稳定运行的同时依然有效的实现负荷功率均衡分配。最后,通过Matlab/Simulink仿真对本文控制策略进行验证。     

基于线路观测器的孤岛运行微电网改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源(DG)难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进下垂控制策略来降低分布式电源功率的功率分配偏差;最后,通过Matlab/Simulink搭建模型来进行仿真。仿真结果表明,在不同线路阻抗工况下,所设计的线路阻抗观测器能够准确辨识等效线路阻抗值,基于其辨识值的改进下垂控制策略可有效补偿不匹配线路所引起的电压降,从而大幅降低微电网中不同DG无功功率分配的偏差,使得无功功率功率在不同DG间得到合理分配。因此所提出的改进下垂控制具备良好的动态和稳态性能,且保证了DG单元的即插即用性。     

基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略

提出一种基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略。由于新能源具有波动性并为了提高储能系统的供电可靠性，选择配置一定控制系统的多组储能来控制母线电压稳定。为了避免储能单元过充和过放并降低对通讯的依赖程度，根据储能单元荷电状态（SOC）及最大功率、直流母线电压设计自适应下垂控制自动调节不同储能单元之间的负荷功率分配。此外，设计前馈补偿控制器对下垂控制功率环参考电压进行动态校正以控制母线电压稳定。同时，该控制策略依据直流母线电压自动切换不同变流器工作状态，确保各工况下均有变流器控制直流电压稳定及系统源荷功率平衡。最后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，结果表明所提出的直流微电网电压稳定控制策略可控制直流微电网稳定运行，各储能单元之间负荷功率可自适应动态分配，并减小了母线电压波动。     

考虑不同容量的储能单元荷电状态均衡研究

随着直流微电网的快速发展,分布式储能单元(DESU)并联下垂控制技术得到了高度重视.针对直流微电网DESU下垂控制中荷电状态(SOC)均衡及负荷电流分配问题,在传统I-U下垂控制的基础上,提出了一种考虑不同容量的储能单元SOC均衡策略.通过在下垂系数中引入相对容量因子,消除不同容量对SOC的影响,实现充放电过程中SOC均衡;同时增加电压均衡器以解决直流母线电压偏离额定值问题.实验结果表明:所提方法实现了不同容量储能单元的SOC均衡、负荷电流按比例分配及母线电压偏差小的目标,有利于系统高效稳定运行.     

直流微电网基于自适应下垂系数算法的多储能SOC均衡控制策略

本文针对独立运行直流微电网中多组储能单元之间荷电状态（SOC）的均衡问题,提出基于自适应下垂系数算法的多储能荷电状态均衡控制策略。自适应下垂系数算法根据锂电池SOC偏差动态调节下垂系数;当SOC偏差较大时,调整下垂系数使放（充）电时SOC较高（低）的锂电池最大功率放（充）电,同时控制另一组锂电池补足剩余功率,加快均衡速度;SOC偏差较小时,在考虑不同线路阻抗和实际容量的基础上优化下垂系数,实现SOC均衡控制。采用母线电压自动恢复控制实现母线电压的无差控制,控制母线电压稳定,提高供电质量。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略可以实现多储能单元荷电状态快速均衡,并维持母线电压稳定。     

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。     

直流微电网中分布式储能并联控制策略

针对分布式储能系统的并联控制问题进行了深入研究。采用传统电压型下垂控制策略时,分布式储能单元之间线路阻抗耦合度很高,并联控制效果较差。针对电压型下垂控制策略的不足,提出新型主从下垂控制策略,实现了分布式储能系统线路阻抗的完全解耦,提高了系统并联控制精度。同时,提出了主从下垂控制器的实现方法并给出了系统关键控制参数的计算方法。最后,进行了实验验证,实验结果证明了所提主从下垂控制策略的合理性和正确性。     

基于多组储能动态调节的独立直流微电网协调控制

针对独立运行的直流微电网,提出基于多组储能系统动态调节的协调控制策略。孤岛运行模式下,分布式电源采用最大功率点跟踪(MPPT)控制,并选择配置多组储能来维持母线电压稳定。通过设计带有电压前馈补偿的模糊下垂控制动态调整负荷功率分配,实现不同储能单元荷电状态(SOC)的快速均衡,保证多组储能单元之间的协调运行,并可减小母线电压波动。当储能系统因满充等原因退出运行后,分布式电源由MPPT控制切换为下垂控制,并根据自身的最大功率自动调整负荷功率分配,确保重要负荷正常供电和微电网的安全运行。同时,在分布式电源下垂控制器的功率环节增加前馈补偿控制,减小该模式下母线电压波动。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提的控制策略可有效减小电压波动并能实现独立直流微电网稳定运行。     

基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。