基于可变分频点的SMES-VRB混合储能系统在风电并网中的应用

为了平抑风电并网引起的功率波动,以超导磁储能(SMES)和全钒液流电池(VRB)组成的混合储能系统(HESS)为研究对象,针对变流器控制设计了基于径向基函数(RBF)神经网络的比例积分控制器,可根据HESS的动态辨识结果实时改变控制参数,有利于HESS功率指令跟踪和直流侧电压稳定.针对风电的功率分配,采用小波包分解,首...     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

用于混合储能系统平抑功率波动的小波变换方法

由锂电池和超级电容组成的混合储能系统(HESS)被广泛用于平抑电力系统中的功率波动,将低频功率分量分配给锂电池发挥其能量优势,将高频功率分量分配给超级电容发挥其功率优势.小波变换具有多尺度分解能力,能够根据储能介质特性更加合理地分配波动功率.基于储能介质的等效时间,提出了量化储能介质频率特性的方法.小波基的选取和分解层数的优化是小波变换的2个关键因素,直接影响波动功率的分解结果.采用互相关系数之和兼顾HESS的高、低频功率分量,选取合适的小波基.建立了储能介质频率特性与小波变换分解层数的关系,用于优化分解层数.仿真结果表明所提方法能够充分发挥储能介质的自身优势.     

基于SOC实时反馈的HESS平抑光伏功率波动策略

采用铅酸电池和超级电容器构成的混合储能系统(HESS)平抑光伏功率波动,并根据铅酸电池与超级电容器特性的不同,提出基于小波包分解的HESS控制策略,实现原始功率的初级分配。针对上述分量波动大、正负变化频繁的问题,采用模糊控制对储能装置的功率参考指令进行修正。基于卡尔曼滤波实时监测储能装置的荷电状态(SOC),合理控制储能装置的充放电,延长储能装置使用寿命。在Matlab/Simulink中搭建光伏混合储能系统仿真模型,对提出的协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提协调控制策略可行。     

平抑光伏并网功率波动的混合储能系统优化调度策略

提出了一种光伏(PV)的最大功率跟踪工作点控制和混合储能系统(HESS)协调平抑光伏并网功率波动策略,通过PV和HESS间的密切配合,能有效将PV并网功率波动抑制在电网可接受范围内。采用了多目标非线性约束模型对HESS中电池和超级电容的充放电功率进行优化调度,调度过程中充分考虑了HESS的寿命、偏离校正以及充放电效率;给出了基于滑动平均算法的PV的最大功率跟踪工作点动态控制方法。此外,采用K均值聚类算法构建了3种典型的PV功率波动场景,对所提策略和利用HESS平抑PV功率波动的传统策略进行了对比分析,结果表明:所提策略既能取得良好的平抑PV功率波动效果,还能降低HESS的运行损耗、延长其使用寿命。     

基于滑动平均与小波包分解的混合储能容量优化

采用蓄电池和超级电容组成的混合储能平抑风电功率波动,提高风电并网运行能力。首先,根据风电场历史数据,结合风电并网波动标准,采用滑动平均法对原始功率进行分解,得到风电并网功率和储能功率;其次,利用小波包分解法的高时频分辨率优点,将储能功率信号分解,得到低频分量和高频分量,分别作为蓄电池和超级电容的功率指令。基于储能寿命量化模型,建立以储能年均综合成本最小为目标函数的容量优化配置模型。实例验证了所提方法有效性和经济实用性,为风电场储能规划设计提供了一定的理论依据。     

全钒液流电池-超级电容混合储能平抑直驱式风电功率波动研究

为了平抑2 MW直驱式永磁同步风力机组的功率波动,提出了新型的全钒液流电池-超级电容混合储能系统。对基于混合储能的双三电平二极管箝位型永磁同步风电系统进行了分析,然后对全钒液流电池和超级电容的等效电路模型、充放电特性、协调控制策略进行了研究。采用双向DC/DC变换器进行混合储能系统的能量管理,并对其协调控制策略进行了研究。建立了三电平直驱式永磁同步风电系统及混合储能系统的仿真模型,对直驱式风电机组运行特性进行仿真验证。结果表明:采用现场采集风速数据导入仿真模型,在风功率波动较大时,混合储能系统能够平滑风电系统输出功率波动,稳态时风力发电机出力基本稳定在1.25 MW,提高了风电系统的可控性和电网友好性。     

平抑风电波动的混合储能系统自适应控制策略

针对由全钒液流电池、磷酸铁锂电池及超级电容 3种储能介质组成的混合储能系统,提出一种针对不同储能介质特性进行混合储能系统自适应功率分配及调节优化的风电功率波动平抑控制策略。通过二阶低通滤波算法进行针对不同储能介质特性的自适应功率分配及调节,同时考虑系统后续运行需求,进行基于SOC反馈的分段功率控制优化调整,使储能系统工作在正常区间的同时为后续运行时段提供一定的充放电空间,最后经过储能系统极限约束修正,实现对风电场输出功率波动的有效平抑。通过在储能型风电场项目中的应用实验,验证了此控制策略的有效性。     

考虑需求响应并计及液流电池动态特性的主动配电网系统储能优化配置

针对含分布式电源的主动配电网储能系统配置及其运行的需要,研究需求侧响应和电池储能动态特性对含分布式电源的主动配电网储能系统配置与优化运行的影响。在峰谷分时电价的基础上,建立基于电量电价弹性的用户需求响应模型,提出一种考虑风光最大消纳并计及液流电池储能系统动态特性的储能优化配置方法,以全钒液流电池储能系统的成本、直接经济效益、弃风光损失为优化目标,利用动态规划算法进行求解。仿真结果表明考虑需求后的主动配电网储能系统配置结果能够获得更好的经济性,降低对储能容量的要求,同时储能系统的动态特性表明系统运行的效率与负荷及分布式电源出力特性有关,全钒液流电池储能系统具有较高的效率。     

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。     

基于准Z源变换器的混合储能系统应用研究

提出一种基于双向准Z源变换器(QZSC)的超级电容-电池混合储能系统(HESS)。利用双向QZSC的升降压特性使电动汽车储能系统和驱动系统相融合,节省了电池功率变换器,且降低了电池与超级电容额定电压。重点阐述了不同运行模式下稳态运行原理,同时为发挥不同储能单元功率与能量密度的优势,提高HESS动态响应,在电机矢量控制中嵌入了储能系统功率分频协调控制方法。实验验证了所提HESS及控制策略的有效性。     

用于平抑间歇性负荷的混合储能系统优化分频定容技术

配电网中鱼塘、水泵等间歇性负荷导致的功率峰谷相差10倍左右,影响配电网的安全运行.含功率型储能器件与能量型储能器件的混合储能系统(HESS)可以用于平抑间歇性负荷功率波动.为此,重点研究了HESS设计过程中的分频定容技术:采用经验模态分解与希尔伯特频谱变换相结合的方法,对间歇性负荷特性进行频域分析;根据能量混叠最少原则,确定间歇性负荷中分别由超级电容器和蓄电池响应的部分;在储能元件充放电约束条件下确定HESS的额定功率与额定容量;建立包含容量成本和功率成本的HESS分频定容优化模型,并采用遗传算法进行优化,确定HESS的容量优化配置.基于实际算例进行仿真分析,结果验证了所提方法的有效性.     

混合储能系统中超级电容自恢复防越限控制

在蓄电池和超级电容混合储能系统(HESS)中,蓄电池为系统提供低频稳态功率,超级电容只在功率瞬态波动时提供高频功率。由于超级电容容量较小且充放电速度较快,极易发生超级电容荷电状态(SOC)和端电压越限现象,从而降低了HESS对直流母线电压的波动抑制能力。为解决超级电容越限问题,在共电压环HESS综合控制基础上,提出一种超级电容端电压自恢复防越限控制策略,以提高储能系统运行的可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟阻抗的孤岛交流微电网混合储能控制策略研究

为了实现孤岛交流微电网(AC-MG)混合储能系统(HESS)的分散控制,提出了一种基于虚拟阻抗的针对超级电容(SC)和蓄电池(Battery)构成的HESS功率动态分配方法。在不需要实时检测负载功率的情况下实现两种类型储能设备的功率实时动态分配。在分析虚拟阻抗基本原理并建立HESS等效电路模型的基础上,推导了HESS动态功率分配的理论原理。通过分析DC-AC变换器电压电流双环控制参数对于变换器输出阻抗和虚拟阻抗的影响,进而给出有益于功率分配的控制参数设置方法。在此基础上,建立了HESS的仿真模型,设计了2类典型的等效功率波动工况,深入分析HESS在各种工况下的运行特性。结果表明：在各种工况下,HESS都可以通过控制超级电容串联虚拟电容(VC)实现其补偿等效功率波动的高频部分;蓄电池串联虚拟电阻(VR)吸收功率波动的低频部分,动态功率自动分配有效实现,提高了系统的鲁棒性和可靠性。     

基于混合储能的交直流混联微电网功率分级协调控制策略

针对交直流混联微电网孤岛运行时,仅靠互联变流器协调网间功率无法有效缓解系统频率与电压波动,且单一蓄电池储能难以适用多场景功率需求的问题,提出利用超级电容和蓄电池混合储能的交直流混联微电网功率协调控制策略。将混合储能作为储能子网连接在直流母线上,优先采用超级电容平抑交直流子网内功率波动,提出以储能荷电状态来划分五种工作模式的改进混合储能控制策略。兼顾超级电容快速响应特性和减少互联变流器的频繁起动,根据直流子网电压和交流子网频率波动程度,提出功率自治和功率互济工况的两级分层协调控制策略。通过设计混合储能处于不同工作模式的网间功率互济场景,仿真证明了所提混合储能和互联变流器协调控制策略能够平抑各子网负荷功率波动。     

全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响,应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳,减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性,并在此基础上建立了电池模型,充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性,提出了一种VRB储能优化配置策略,利用遗传算法进行求解,在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析,验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳,减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

考虑微电网联络线利用率的混合储能容量优化

对并网型微电网中的蓄电池和超级电容混合储能系统进行储能容量的优化,利用离散小波变换对微电网中的净负荷功率进行分解,得到满足联络线功率波动要求的联络线功率分配,以及对蓄电池和超级电容的功率分配。考虑联络线利用率的提升,引入联络线功率平移调整量为优化变量参与混合储能容量的优化。建立以经济成本和联络线利用率综合目标为优化目标的模型并采用遗传算法进行求解,即满足经济性要求同时有效提高了微电网的联络线利用率。通过算例进行了验证分析。     

风电场混合储能双级优化配置

针对风力发电输出功率的波动性以及混合储能容量优化,以风储联合发电系统为研究对象,提出一种风电场混合储能双级优化配置策略。该策略首先利用自适应滑动平均滤波(AMAF)得到并网功率,然后利用变分模态分解(VMD)将储能目标功率分解,上级循环采用储能组合方案为寻优变量,下级循环采用高频与低频功率的分界点为寻优变量,整个循环以混合储能经济成本为目标函数,得出最佳组合方案与分界点。最后,通过实验分析将所提策略与经验模态分解进行对比分析,结果表明该策略能够减少模态混叠,系统成本降低8.53%;混合储能不同组合方式对比单一储能,方案7中的混合储能系统(HESS)成本与单一储能全钒液流电池相比成本降低28.8%,与超级电容相比降低36.46%。     

基于小波包-模糊算法的混合储能功率分配策略

针对光储微网中混合储能功率分配不佳导致母线电压频繁波动的问题,提出一种小波包与模糊控制相结合的混合储能功率分配策略。首先利用小波包对光伏系统净功率进行一次分解,得到初次分频点,其次将混合储能荷电状态和电池温度作为模糊控制的参考因素制定模糊规则,对二阶低通滤波器时间常数进行可变调节,修正初次分频点,实现混合储能的最终功率分配。为验证策略的有效性,建模并进行仿真,结果表明所提策略能够有效避免储能电池过充过放,实现光储系统净功率的合理分配,有效平抑功率波动,使直流母线电压波动在±1%以内。     

风-储联合发电系统容量优化配置及其影响因素分析

为减小风电场输出功率波动对电网的影响,以电池-超级电容组成的混合储能系统为基础,采用风电并网功率波动约束的小波包自适应算法将风电功率分解为低频和高频分量,并分别作为风电并网期望功率和混合储能系统的功率指令;同时通过加入小波包能量谱函数,确定了混合储能平抑的高频与次高频功率指令最优分界点区间,减少了计算分界点的迭代次数.在对储能系统的经济性进行了详尽分析的基础上,建立了储能参与平抑风电场功率波动的成本-效益模型.最后以实际风电场为例,分析了不同工况下储能平抑功率波动的容量配置规律,为储能在风电并网规划建设中提供了参考.