利用混合储能系统改善配电网电能质量的研究

探讨了蓄电池/超级电容器混合储能系统的建模与控制问题.将储能系统接入配电网中,通过逆变器控制单元双向调节储能系统的有功和无功功率,达到改善接入配电网公共连接点处电能质量的目的.在逆变器控制单元中,采用将电压闭环控制和功率补偿控制相结合的方法.该控制方法可充分发挥蓄电池/超级电容器各自的特点,减小电压波动和负荷波动的影响.采用Matlab Simulink进行仿真,表明混合储能系统可有效地改善配电网的电能质量.     

多能互补系统综合效益最大化控制

针对光伏发电出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种多能互补系统综合效益最大化控制策略,控制双向DC-DC逆变器实现蓄电池、超级电容器和氢燃料电池充放电,保证直流母线电压的稳定。然后利用蓄电池和超级电容器所具有的能量互补特点,实现对储能系统的优化管理。采用光伏与混合储能协调互补的方法,可以减少储能系统的容量、降低蓄电池循环充放电的次数、延长储能装置的使用寿命,并获得较好的光伏波动平抑效果,相比于常规的控制方法,减少了运行投资成本,具有显著的经济效益。     

超级电容器储能系统在风电场中的应用研究

针对并网风电场输出功率随机波动引起的电网频率振荡、电压波动与闪变,对超级电容器储能系统抑制并网风电场输出功率随机波动进行了研究。根据实际风电场和风电机组运行特点分析并确定超级电容器储能系统的具体安装地点;结合有功功率和无功功率解耦控制,设计了抑制风电场输出有功功率和无功功率的波动的超级电容器储能系统控制策略。最后以某实...     

用于超级电容器储能系统变流器的控制策略设计

超级电容器储能系统具有快速的功率响应能力,是改善以风电、光伏为代表的分布式电源出力品质的有效手段。采用双向DC/DC变换器和DC/AC电压源型变流器作为功率调整装置,实现对超级电容器储能系统功率吞吐和直流侧电压的控制。首先对超级电容器储能系统处于不同工作模式时的能量分布进行分析,在此基础上建立系统的数学模型。以稳定直流侧电压为目标,基于单端稳压双向功率流的控制方法设计了双向DC/DC变流器的控制器;采用双闭环解耦控制方法对DC/AC变流器有功/无功功率解耦控制。基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真系统,结果表明超级电容器储能系统能够实现对指定充放电功率准确快速的响应,直流侧电压工作稳定,工作效率高。     

基于混合储能的可调度型分布式电源控制策略

针对由蓄电池/超级电容器混合储能系统和可再生能源发电单元组成的共直流母线结构的可调度型分布式电源,制定了综合考虑各储能元件SOC状态和蓄电池使用寿命的分布式电源控制策略。当储能元件的SOC状态未越限时,可再生能源发电系统采用MPPT控制,采用带滤波补偿系数的低通滤波法得到蓄电池的参考功率,超级电容采用定电压控制;当储能元件的SOC状态越限时,采用基于不同直流母线电压运行区间的多模式切换控制,保证直流母线电压的稳定;为了避免系统控制模式之间频繁切换带来的暂态冲击,采用超级电容端电压预控制,防止超级电容端电压越限。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真算例验证了控制策略的合理与有效性。     

超级电容器储能动态电压恢复器的仿真研究

在建立基于等效电路的超级电容器储能系统的数学模型基础上,设计了一种超级电容器储能的动态电压恢复器(DVR).该恢复器以超级电容器为直流储能单元,采用3个单相全桥式电压型变换器进行前馈补偿控制,半桥式电压型双向DC/DC变换器进行双闭环反馈控制,使得对电压骤升也具有抑制作用.应用Matlab软件进行仿真分析,验证了DVR拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性.     

基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究

根据蓄电池与超级电容性能特点,提出了一种基于蓄电池和超级电容混合储能的协调控制策略. 采用低通滤波器将波动功率分离为低频与高频,由蓄电池平抑低频部分,超级电容平抑高频部分,进一步设计电压电流双闭环协调控制策略,实现蓄电池与超级电容的分频能量吞吐. 仿真结果表明混合储能系统达到了平抑风力发电功率波动,延长蓄电池使用寿命的目的.     

超级电容器恒压充电的控制策略研究

采用超级电容器电压外环、电感电流内环的双闭环控制策略,以提高超级电容器充电控制系统的可靠性,首先利用状态空间平均法建立以BUCK变换器为主电路的超级电容器储能系统的小信号线性模型;然后,基于MATLAB/SIMULINK仿真工具箱构建了完整的超级电容器储能系统仿真模型,并对单闭环充电控制方式和双闭环充电控制方式下的超级电容器电流和电压波形进行了仿真分析. 结果表明两种充电控制方式下,超级电容器的端电压都能达到预期的稳定电压12 V,但单闭环控制方式下的充电电流高达120 A,远远超过预期的稳态电流12 A,而双闭环控制方式下的最大充电电流可控制在18 A以内,稳态电流为预期的12 A,为超级电容器充电控制提供了新的思路.     

超级电容串联均压研究

超级电容器因其具有比功率高、充电速度快以及循环使用寿命长等特点,成为近年来重要的储能设备之一。超级电容器串联使用时,单体状态的一致性问题是制约其使用寿命和故障率高的主要因素。对超级电容组进行均衡管理具有十分重要的意义,本文针对超级电容器在串联应用中存在的问题,介绍了几种均压控制的方法,实现了串联超级电容器组的电压均衡,使超级电容器组延长有效使用寿命,提高超级电容器的工作可靠性。     

基于复合储能的微电网运行的切换控制策略

微电网是实现主动式配电网的一种有效形式,微电网技术能够促进分布式发电的大规模接入。针对微电网中并网模式和孤岛模式之间的切换,提出一种含复合储能装置的微电网优化控制策略。这种复合储能的微电网优化控制将超级电容器和蓄电池的优点结合到一起,用于由分布式电源作为主控式电源的微电网,以实现微电网平滑切换的目标。利用PSCAD/EMTDC软件对系统进行研究,结果表明:在切换时间、频率、电压上,复合储能均优于蓄电池储能。     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

Performance of a 60 F carbon nanotubes-based supercapacitor for hybrid power sources

A supercapacitor based on charge storage at the interface between a high surface area carbon nanotube electrode and a Li-ClO4/PC electrolyte was assembled. The performance of the capacitor depends on not only the material used in the cell but also the construction of the cell. From a constant charge-discharge test, the capacitance of 60 F was obtained. The performance of the power capacitor for pulse power sources was described. The specific energy (0.8 W·h·kg-1) and the specific power (0.75 kW·kg-1) of the power supercapacitor were demonstrated with a cell of the maximum operating voltage of 2.5 V. A hybrid power source consisting of a lithium ionic battery and the 60 F supercapacitor was demonstrated to power successfully a simulated power load encountered in GSM portable communication equipment. The addition of the supercapacitor to the power train of a cellular phone results in significantly more energy from the battery being used by the load. The experiments indicate that more than 33.8% energy i     

超级电容器在微网并网运行中的作用

为了解决微网中可再生能源的波动问题,以光伏发电、柴油发电机、蓄电池及超级电容器组成的微网为例,用频域方法分析了超级电容器在微网并网运行中的作用.基于给定的各分布式电源及其控制系统模型,从最大可控扰动频率、光伏发电最大准入容量以及全频段扰动抑制的角度,分析了超级电容器在微网运行中的作用.仿真和实证结果证明:超级电容器能提高微网中可控扰动频率,提高光伏发电准入容量,并对全频段扰动都有抑制作用.     

基于层次分析法的梯次利用电池储能系统运行性能量化评估

针对主动配电网中梯次利用电池储能系统运行性能评估问题,考虑梯次利用电池储能系统运行效益和电气量特征,提出一种基于层次分析的评估方法。构建储能系统运行性能量化评估框架,以主配网功率交换量和波动性改善程度为指标衡量储能系统运行效益,以并网点电压波动、三相不平衡度和电流谐波含量为指标衡量储能系统运行电气量特征。利用层次分析法确定各同层量化指标间的相对权重,由底层量化指标逐层向上线性加权计算得到储能系统运行性能综合评估指标值。研制基于动态重构策略的15 kW/30 (kW·h)梯次利用电池储能系统样机,在某典型高可再生能源渗透率主动配网中进行为期10 d的现场挂网试验,以试验数据为算例对提出方法的有效性进行验证。算例分析表明:梯次利用电池储能系统运行电气量特征良好,能够减少主配网功率交换量,平抑功率波动,提高可再生能源消纳。     

基于层次分析法的梯次利用电池储能系统运行性能量化评估

针对主动配电网中梯次利用电池储能系统运行性能评估问题,考虑梯次利用电池储能系统运行效益和电气量特征,提出一种基于层次分析的评估方法。构建储能系统运行性能量化评估框架,以主配网功率交换量和波动性改善程度为指标衡量储能系统运行效益,以并网点电压波动、三相不平衡度和电流谐波含量为指标衡量储能系统运行电气量特征。利用层次分析法确定各同层量化指标间的相对权重,由底层量化指标逐层向上线性加权计算得到储能系统运行性能综合评估指标值。研制基于动态重构策略的15 kW/30 (kW·h)梯次利用电池储能系统样机,在某典型高可再生能源渗透率主动配网中进行为期10 d的现场挂网试验,以试验数据为算例对提出方法的有效性进行验证。算例分析表明:梯次利用电池储能系统运行电气量特征良好,能够减少主配网功率交换量,平抑功率波动,提高可再生能源消纳。     

半导体温差发电在机车能量回收中的应用

利用半导体温差发电技术对电力机车冷却系统散热器中的废热进行回收,并将散热器中所含的低品位能源转化为电能储存在蓄电池中。通过对电力机车冷却系统余热的回收和转换及温差发电性能的分析,建立了温差发电系统模型;并针对温差发电系统的输出电压不稳定问题,设计了稳压电路;通过Matlab/Simulink仿真分析验证了设计的可行性,为此后的蓄电池组储能奠定了基础。     

一种利用混合储能系统平抑风光功率波动的控制策略

储能系统作为一种能量缓存装置,在风光储一体化发电系统中发挥着至关重要的作用。将储能的功能定位于平抑风光输出功率波动。为满足系统对功率和能量两方面的需求,利用超级电容和蓄电池两种互补元件组成混合储能系统对可再生能源出力波动进行两级平抑,提出了基于移动平均算法的控制策略,在此过程中,依据功率波动量大小及储能单元的荷电状态对移动步长进行实时优化。通过对蓄电池和超级电容的灵活、准确、快速控制,实现了风光输出功率波动的平抑,有效改善了风光出力波动引起的电能质量问题,并延长了蓄电池的循环寿命。在PSCAD/EMTDC环境下搭建系统模型,仿真验证了控制策略的有效性。     

A novel coordinated control strategy considering power smoothing for a hybrid photovoltaic/battery energy storage system

This work presents a novel coordinated control strategy of a hybrid photovoltaic/battery energy storage(PV/BES) system. Different controller operation modes are simulated considering normal, high fluctuation and emergency conditions. When the system is grid-connected, BES regulates the fluctuated power output which ensures smooth net injected power from the PV/BES system. In islanded operation, BES system is transferred to single master operation during which the frequency and voltage of the islanded microgrid are regulated at the desired level. PSCAD/EMTDC simulation validates the proposed method and obtained favorable results on power set-point tracking strategies with very small deviations of net output power compared to the power set-point. The state-of-charge regulation scheme also very effective with SOC has been regulated between 32% and 79% range.