城轨交通地面储能系统能量管理策略

城轨交通地面储能系统兼顾备用电源和吸收列车再生制动能量的功能。首先介绍地面储能系统传统双环能量管理策略,基于此分别讨论了数种电池、超级电容优化控制策略,并提出了基于列车运行状态的城轨交通地面混合储能装置子系统间能量交互管理策略。该控制策略根据列车运行状态控制电池和超级电容进行能量交互,在保障储能系统寿命的前提下使混合储能系统尽可能多地吸收列车再生制动能量。     

有轨电车混合动力系统能量交互型管理策略与容量配置协同优化研究

能量管理策略和容量配置是有轨电车混合储能动力系统设计的关键环节,其结果直接影响有轨电车的运行性能和经济效益。本文提出一种改进后带有能量交互状态的能量管理策略,根据实际车辆与线路要求,以重量最轻为优化目标进行容量配置优化,对比说明改进策略中电池与超级电容能量交互的优越性,并在实验平台上进行验证。仿真和实验表明,改进后的能量管理策略减轻了储能系统的重量,使储能系统在极端情况下能够正常运行。     

储能式有轨电车车地一体化配置模型

为了实现储能式有轨电车系统的经济运行,提出一种新型的联合车载储能系统配置和地面充电站容量的优化配置方法。基于车辆运行工况和充电站能量效率,推导包含储能系统全寿命周期与能量补给的综合成本函数,结合粒子群算法构建优化配置模型。进而对比现有纯超级电容储能的"站站充"运行模式,从经济性的角度分析混合储能方案的优势。为了兼顾混合储能系统配置和充电站容量,采用的模糊控制不仅能合理地分配系统功率,还能调节超级电容的放电深度。最后,通过对实际工况进行算例分析,仿真结果证明了所提优化配置模型的有效性。与纯超级电容方案相比,混合储能方案在日均综合成本上降低了15.6%,对充电站容量的需求降低了68%。     

基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。     

适用于燃料电池混合供电系统的能量管理策略

为优化燃料电池混合供电系统的动态响应以及能量的转换效率,实现燃料电池的最优经济性,提出一种在单位运行周期内通过储能系统荷电状态以及负载变化来确定目标功率值的能量管理策略。该策略基于规则模糊逻辑理论,根据负载需求功率和超级电容荷电状态的隶属函数以及IF-THEN规则对燃料电池的功率进行分配,使得系统对负载变化进行快速响应,实现其在燃料电池和超级电容之间的合理分配。实验结果表明,所提控制策略能够展示该供电系统对负载功率的调节作用,避免储能介质在整个工作期间出现过充电或过放电现象,达到延长燃料电池使用寿命的目的,验证了能量管理策略的正确性。     

混合储能多目标容量优化配置

针对蓄电池和超级电容混合储能系统的容量配置,提出了混合储能系统多目标容量优化配置模型,该模型以经济成本、供电可靠性、能量过剩和供需平衡为目标,以蓄电池的SOC、超级电容的端电压和最大功率为约束,同时考虑能量控制策略的影响,应用改进粒子群优化算法同时对蓄电池和超级电容的容量和功率进行设计,并通过仿真验证了所提多目标容量配置算法的快速收敛性和可靠性。     

城轨地面式混合储能系统自适应能量管理与容量优化配置研究

采用地面式混合储能系统能有效提升城轨牵引供电系统中再生制动能量的利用.该文针对传统固定阈值策略下,空载电压波动和发车间隔变化导致的储能系统回收再生制动能量效果差的现象,在双闭环控制的基础上,提出基于模糊逻辑的充放电阈值自适应调整策略.此外,考虑到电池和超级电容在功率密度、能量密度和价格方面的差异性,提出一种考虑节能率的综合经济效益最优的混合储能系统容量配置方法.构建包含电池/超级电容的全寿命周期成本和变电站耗电费用的容量配置目标函数,以北京八通线实际线路为例,利用并行遗传算法对该目标进行寻优求解,并分析节能率约束条件对容量配置结果的影响.此外,对所提出的充放电阈值自适应调整策略进行仿真研究,并在北京八通线梨园站1MW混合储能样机上完成了实验验证.     

基于列车运行工况的城轨地面式混合储能系统控制策略研究

电池/超级电容混合储能系统兼具功率密度大和能量密度高的特点.根据城市轨道交通实际线路条件和运行状况,建立仿真模型.通过分析不同发车间隔下剩余再生制动能量的分布和混合储能系统功率分配策略对系统的影响,考虑到电池和超级电容两种储能元件的特性不同,提出基于列车运行工况的动态比例分配策略.该控制策略分为充电模式和放电模式.在充电模式下,通过判别列车运行工况调整功率分配比例,减少电池的使用,提高装置寿命与节能效果;在放电模式下,功率分配比随电池荷电状态动态调整,防止电池过充、过放.最后给出了北京地铁实际线路参数下2MW混合储能系统的仿真结果,验证了该策略的有效性.     

全线无触网储能式有轨电车的设计

基于能量型超级电容器技术,设计了全线无触网储能式有轨电车。根据有轨电车配置及线路运营工况,计算了车载超级电容储能装置所需要的能量和负载功率。通过超级电容器阵列的功率约束和能量约束,计算超级电容器单体的数量和串并联方式,以及主要部件参数,由此设计了用于有轨电车的超级电容储能装置。基于嘉兴有轨电车项目,对储能装置所用超级电容器在典型负载工况下的电压、电流、功率等参数进行仿真,验证计算结果的正确性,并确认计算方法满足现代有轨电车储能装置的设计要求。     

风电场混合储能系统优化配置方法

以钒电池VRB(Vanadium redox flow battery)和超级电容SC(supercapacitor)组成的混合储能系统为对象,建立了混合储能系统优化配置模型,研究用于平抑风电场功率波动的混合储能系统容量配置问题。结合专家系统和改进遗传算法提出了一种混合储能系统优化配置方法。首先,以电网节能和电压稳定为指标建立了风电场目标输出曲线;再将基于专家系统的协调控制策略引入改进的遗传算法中,得到混合储能系统的优化配置结果;最后,对典型日风电场出力下的钒电池和超级电容的工作情况进行分析,得到了专家协调控制策略具有延长钒电池寿命的结论,并验证了配置方法和模型的正确性。     

蓄电池-超级电容混合储能系统放电控制策略

提出了一种针对直流照明负载的超级电容-蓄电池混合储能系统放电控制策略。该方案利用简单的电力电子控制电路,合理控制超级电容与蓄电池放电顺序,利用超级电容功率密度高、瞬时放电电流大的优势应对突加负载带来的冲击性电流,减小对蓄电池的冲击,利用仿真软件对该放电控制策略进行了全过程仿真。仿真结果表明:该控制方法可以有效减少放电初期冲击电流对蓄电池的影响,延长蓄电池使用寿命。     

混合储能参与自动发电控制容量优化配置

储能装置参与调频具有成本高和寿命短的特点,需要进行容量优化配置来降低成本才能提高其实用性.以年综合成本最小为目标,根据白噪声随机扰动与风电扰动数据组成的区域控制偏差,对超级电容器和蓄电池共同构成的混合储能系统进行容量优化配置,并通过仿真验证所提容量配置策略的优越性.配置过程中对区域控制偏差进行分配时,采用超级电容器优先...     

混合储能系统二次功率分配及交互控制策略在直流微网中的应用

针对含随机性、间歇性可再生能源的微电网中储能装置自身容量有限带来的问题,提出了混合储能系统二次功率分配及交互控制策略。文章该策略依据超级电容的荷电状态（state of charge,SOC）确定系统的工作模式。文章详细分析了各工作模式下松弛终端的协调控制方法。在临界极限充放电模式下,引入交互修正电流的概念,根据电压变化率的大小确定交互修正电流的作用区间,使超级电容的荷电状态向稳定的方向变化;在系统极限充放电模式下,提出计及充放电量并考虑SOC恢复的改变滤波时间常数的二次功率分配及交互控制策略。最后将所提控制策略应用于直流微电网中进行仿真,结果表明,该控制策略可以增强储能装置的可靠性,实现荷电状态的自恢复,减少超级电容的能量配置。     

储能功率调节系统主电路参数设计与控制策略研究

电池储能系统以其模块化,响应快,配置灵活等优点,作为提高可再生能源接纳能力的一种有效手段而得到广泛关注。文章以锂电池储能功率调节系统及其优化控制为研究对象,给出了主电路参数设计方案,计及电池荷电状态约束条件提出了基于规则(Rule-Based)的功率优化控制策略,对储能系统上层功率进行优化,以提高电池的使用寿命,控制器底层基于定周期比和反馈线性化控制策略实现对储能装置的充放电控制。仿真结果验证了参数设计的正确性以及控制策略的有效性。     

微电网孤岛运行混合储能自适应控制策略

蓄电池/超级电容器混合储能系统综合了超级电容器高功率密度和蓄电池高能量密度的优势,是储能技术未来发展方向之一。针对平抑微电网直流母线电压波动的应用需求,研究了蓄电池/超级电容器混合储能系统,建立了微电网孤岛运行状态混合储能系统等效电路模型。为充分保证混合储能系统整体性能,提出一种主从双环结构自适应控制策略,系统依据所设置的不同开环截止频率,对母线功率波动进行自适应响应,完成上层的功率自适应调节并使之平衡。针对负载电流不易测量的问题,提出基于扩张状态观测器的方法对其进行虚拟测量。仿真分析结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

基于快速储能的风电潮流优化控制系统

风电功率的间歇与波动致使电场容量可信度低、可调度性差;同时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,用于风电的潮流优化控制。采用三重双向直流变换电路控制储能元件间的功率流动;采用四象限交直流变换电路控制储能与电网间的能量交换。提出基于超级电容器电压低频波动抑制的功率分配方法,可显著减少蓄电池的充放次数;提出基于储能元件荷电状态的储能能量调整规则,可避免储能元件的过充和频繁深度放电,以优化其功率调节能力。实验结果表明,系统可实现2种储能元件的优势互补,能有效平滑调节风电注入电网的有功功率,并实时补偿控制风电接入点的无功功率。     

混合储能系统中超级电容的作用及容量设计方法

针对超级电容和锂离子电池经Buck-Boost双向DC/DC变换器升压后并联的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）,详细分析了储能系统电流响应特性的影响因素。根据超级电容功率特性好和锂离子电池容量较大的特点,分析这2种储能介质在储能系统中的作用,并在此基础上提出了一种电池不直接响应功率指令,而是根据超级电容荷电状态进行充放电的功率分配方法。最后介绍了在该功率分配方法下超级电容的容量设计依据,并结合直驱型波浪发电输出功率的波动特性给出了算例。     

基于动态规划的电池储能系统削峰填谷实时优化

削峰填谷是电池储能系统的基本功能之一。为了更好地发挥储能系统作用、延长电池使用寿命,削峰填谷优化需综合考虑电池容量和充放电次数、变流器出力、实时负荷曲线、与储能系统其他控制功能相配合等因素。文中提出一种基于动态规划的实时修正优化控制策略,可在优化模型中引入充放电次数限制和放电深度限制等非连续约束条件,并通过将电池电量离散化等方法解决含有非连续约束的优化问题。同时,针对电网扰动等因素引起的储能系统其他控制功能动作导致的电池可用容量不确定变化,通过在线修正的方法加以解决。上述控制算法已成功应用于南方电网兆瓦级锂离子电池储能示范工程。以该系统所在的深圳碧岭站负荷实测数据为基础,对所设计控制策略进行了验证,说明了其良好的优化效果。     

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。