混合储能系统在风光互补微电网中的应用

光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点,为了提升微电源的性能,将储能装置应用于风光互补的微电网中。采用超级电容与蓄电池的混合储能系统,通过对DC/DC变换器控制策略的合理设计,实现了蓄电池恒流充放电,延长了使用寿命;针对传统PID控制的不足,采用响应速度更快、控制效果更好的滑模变结构控制方法;为了平抑风光互补微电网并网功率,并在孤岛运行时提供稳定的电压频率支持,采用低压微电网的下垂控制策略。在孤岛运行时,分别在风速、光照强度改变以及负载变化的情况进行了仿真评估混合储能系统的性能,结果表明,混合储能系统能够提高风光互补微电网的电能质量。     

平抑新能源功率波动的混合储能协调控制策略

针对能量型储能系统和功率型储能系统互补控制技术,本文研究了应用于微电网中混合储能系统的有功功率分级分配方法与平抑风电功率波动的混合储能协调优化控制方法,利用蓄电池平抑风光输出功率的低频波动分量,利用超级电容平抑风光输出功率的高频波动分量,混合储能系统大大提高了风光并网后的稳定性与可控性。结合微电网架构模型以及风光等发电单元的数据,控制策略应用于浙江某海岛微电网示范工程改善了电能质量,增加了微网经济效益。     

微电网混合储能系统控制策略研究

微电网中的微电源和负载具有波动性和随机性,故储能系统是维持微电网安全可靠运行并改善电能质量的关键,蓄电池与超级电容器混合使用可以发挥蓄电池电池能量密度大和超级电容器功率密度大,充放电速度快的优势,提高微电网储能系统性能。提出了一种基于互补PWM小信号模型,并分别给蓄电池和超级电容器设计了控制方案,蓄电池采用单电流环很好的平抑了功率的低频波动,超级电容器采用带前馈的双环控制,平抑功率的高频波动,并有效的维持了直流母线电压的稳定。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

基于混合储能电压源逆变器平抑微电网功率波动的方法研究

为了平抑间歇性微电源引起的功率波动,研究了基于超级电容和蓄电池的混合储能电压源逆变器（VSI）控制策略,设计了混合储能系统两级能量管理方法。将超级电容作为系统一级缓冲储能优先平抑微电网功率波动。并网运行时配电网作为二级储能,通过控制联络线功率,使超级电容端电压稳定在充放电限值以内,同时维持公共连接点（PCC）母线电压在允许范围内变化;孤岛运行时蓄电池作为二级储能,通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数,延长蓄电池使用寿命,当超级电容达到充放电警戒值时,精确控制蓄电池以恒功率输出,调节超级电容端电压恢复到正常值。仿真结果验证了方法的有效性。     

应用于混合储能的组合级联式多端口变流器拓扑结构研究

针对光伏等可再生能源发电的间歇性和功率波动问题,提出一种新型的用于混合储能的组合级联式隔离型多端口变流器拓扑结构及其控制策略。该装置由蓄电池组、超级电容器组、多端口隔离半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对该拓扑的工作原理进行了分析;然后结合相应的控制策略,通过滑动平均滤波算法将外界给定目标功率指令在各储能单元之间进行合理分配,并在PLECS上搭建了基于该装置的光伏电站并网模型进行仿真;最后,结合仿真结果和实际工程案例对该装置可带来的经济效益进行了定量分析。结果表明,所提出的混合储能拓扑结构可有效结合超级电容器功率密度高、响应速度快,和蓄电池能量密度高、适用于平抑长周期缓慢功率波动的特点,提高了间歇式电源并网运行的电能质量和可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电,显著延长了电池使用寿命。该装置可用于基于蓄电池-超级电容器混合储能(BSHES)的大功率储能电站,实现平滑可再生能源发电输出功率波动和微电网中的调频调压功能,模块集成度高,可实现模块化生产,具有广阔的应用前景。     

高压绝缘子参数监测系统光伏发电电源的设计

高压绝缘子参数监测系统主要实现对高压绝缘子状态的在线监测,其供电电源是关键问题之一,要求电源长期免维护﹑高可靠性与稳定性。文中采用由蓄电池与超级电容器混合储能的光伏发电电源,根据负载及储能系统的特点提出了能量管理策略,光伏发电电源采用单向DC/DC单向变换器进行最大功率控制,超级电容与蓄电池采用双向DC/DC变换器与系统进行能量的双向交换。结果表明,该控制策略能在光伏电池输出功率波动的情况下,直流母线电压保持稳定,且能有效减少蓄电池的充放电循环次数,优化充放电性能,延长使用寿命,最大程度地保证光伏发电电源向系统不间断供电。     

基于混合储能的微电网功率控制策略

微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战.采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命.文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电.在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

微电网中混合储能系统的小波包-模糊控制策略

为了充分发挥混合储能系统（hybrid energy storage system, HESS）在微电网中的应用优势,提高微电网运行的经济性和可靠性,提出了HESS的小波包-模糊控制策略。在平抑可再生能源输出功率波动的基础上,分别考虑并网时功率交换的实时电价和孤岛运行时的缺电量,建立起并网经济性评价指标和孤岛负荷缺电指标。对间歇性微电源进行小波包分解以获得HESS的初始充放电指令,由超级电容器承担网内瞬时功率波动的平抑任务,以网内不平衡功率对蓄电池充放电指令进行修正,再通过模糊控制获得蓄电池充放电的最终指令。最后,以风光燃储微电网为例验证了所提控制策略的有效性。     

提高光伏微网电压稳定性的储能设备控制策略研究

储能设备及其控制策略对于保证微网电压稳定具有重要意义。针对提高光伏电源并网状态下的微网电压稳定水平与抗扰动能力,对光伏电源并网储能装置的功率协调控制策略进行研究。首先以蓄电池作为主要储能单元,通过检测光伏电池与负荷功率差确定充放电控制器Buck-Boost工作模式,使储能装置能够同时平抑光照强度与负荷变化造成的功率波动,稳定DC母线电压水平。其次,对系统能量进行协调控制管理,使光伏电池和储能装置协同工作,蓄电池与超级电容器协调出力,进一步快速维持直流母线电压稳定。通过LZ电压稳定检测指标及PSCAD平台仿真,计算储能装置停运与投运状态下的电压稳定水平,验证储能系统在双向变换器协调控制下能够有效维持交流端母线电压稳定性,达到设计目的。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于混合储能SOC分级优化的风光功率平抑策略

超级电容器与蓄电池构成的混合储能系统(HESS)是解决风光互补型微电网功率波动性的有效途径。本文针对HESS的控制,提出了一种基于电池荷电状态(SOC,State of Charge)分级优化的策略,设计了优化控制层和协调控制层两级平抑系统,并结合超级电容器与蓄电池SOC状态的分级反馈控制,使风光互补型微电网出力波动所造成的电能质量问题得到了很大改善,避免了因蓄电池过充过放而造成的循环寿命减少。通过在Matlab/Simulink环境下搭建系统的模型仿真,验证了该控制策略的有效性。     

基于混合储能的光伏微电网控制策略研究

光伏发电具有波动性,所以它在微电网中应用时会引起直流母线电压的波动.本研究利用混合储能技术,通过光伏电池与储能元件共同供电来平抑直流电压波动,提高电力系统稳定性.在负荷功率发生突变时,通过将功率分配给蓄电池与超级电容来平抑功率,由超级电容承担瞬时功率,由蓄电池来承担剩余部分,同时通过对超级电容进行充放电阈值限制来防止超级电容过充过放,实现能量最优利用.最后,通过MATLAB仿真验证控制策略的可行性.     

基于MPGA的混合储能系统容量配置

风电功率的间歇与波动易引起局部电网的电压不稳、频率波动,影响了系统的电能质量及稳定性。针对此现象,将超级电容器与蓄电池组成快速储能装置,用于风电的功率波动平抑。首先,以风电并网要求为依据,对风电输出功率进行分解,得到满足要求的风电并网功率和需要混合储能功率平抑的功率;接着,根据储能介质的工作特性,制定超级电容优先充放电,蓄电池再进行充放电的协调控制策略,实现混合储能系统实时平抑风电功率的波动,同时发挥各储能介质的优势;针对传统遗传算法容易陷入局部收敛的缺陷,采用多种群遗传算法对混合储能容量进行优化配置。最后,通过仿真算例,验证混合储能控制策略和容量配置的有效性。     

采用混合储能装置的独立光伏系统研究

外部环境的不稳定性,对光伏发电系统的输出电能造成影响,为了提高光伏发电系统的稳定供电能力,建立了一个以超级电容器和蓄电池为混合储能单元的独立光伏发电供电系统,通过对双管双向变流器的控制,实现光伏发电系统直流母线与超级电容器和蓄电池之间的能量流动,有效地稳定了供电系统的输出电压;另外根据蓄电池的结构特性,建立了非线性数学模型,通过PID控制改变双向功率变换器的占空比来控制蓄电池组的充电电流,实现分段恒流充电,使蓄电池始终处于优化的充放电状态.     

超级电容器与蓄电池混合储能系统在微网中的应用

由于微网中含有发电单元输出功率与负荷功率2组不相关随机变量,储能需要频繁吸收(发出)有功功率以维持微网的稳定运行,这对传统蓄电池储能的工作状况产生了较大的负面影响,缩短了其使用寿命.文中提出了适用于微网的超级电容器与蓄电池混合储能结构,采用统一建模方法进行了建模,并采用小信号分析方法推导了储能的稳定条件.针对该混合储能结构,采用多滞环调节控制策略提高了储能的灵活性与实用性.利用超级电容器功率密度高和循环寿命长的优点,通过控制双向DC/DC变换器实现对蓄电池充放电过程的优化控制,可以避免蓄电池单独储能时的容量浪费,延长其使用寿命,提高储能的技术经济性.仿真和实验结果验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的有效性.     

一种风光互补发电系统中双向DC/DC变换器研究

介绍一种应用在风光互补发电系统中的双向DC/DC变换器.该双向DC/DC变换器除了具有对蓄电池充放电实现有效控制,延长蓄电池的使用寿命等特点外,该双向DC/DC变换器的最大优点是提高风光互补发电系统的运行效率,以及对能量的智能管理.双向DC/DC变换器承担系统的能量传递工作,因此有效并合理地控制双向变换器是实现该系统诸多优点的核心.在实验室通过一实验样机验证了其正确性和合理性.