用于平抑风电波动功率的混合储能系统及其控制系统

风电系统输出功率具有波动性和随机性,并网时将严重影响电能质量。提出了一种基于超级电容器和蓄电池的新型混合储能系统,以满足平抑风电波动功率的需求。通过对混合储能系统充放电过程的控制,延长系统的使用寿命,提高充放电效率。对风电波动功率进行分解,通过采用一种新型的控制模型,建立功率信息库,根据实时风电功率及储能元件的状态,检索信息库,得到充放电控制器相应的控制算法,简化了风力发电系统多种波动功率的控制方案,缩短控制时间。仿真结果表明,所提出的混合储能系统及其控制方案是可行的,平抑后的风电输出功率可以满足电力系统实时调度的要求。     

平抑风电波动的混合储能优化配置及控制策略∗

混合储能系统可以利用不同储能类型互补特性,以较低成本有效平抑风电功率波动,为此提出了一种针对混合储能系统容量配置和控制策略的联合优化方法.首先,基于小波包分解将不平衡功率按频段分配给不同类型储能 设备.然后,建立考虑充放电深度对储能寿命影响的成本年值模型,以最小化成本为目标确定最优分频点,进而确定储能配置.最后,采用双层模糊控制策略,通过交叉补偿在防止荷电越限前提下有效平抑风电波动.通过对某风场全年运行数据进行仿真,验证了所述方法的有效性.     

基于储能与桨距角协调控制的风电功率波动平抑方法

在风力发电系统中配置一定容量的储能系统,可以有效平抑风电功率波动。提出一种新的基于混合储能的风电功率平抑控制策略,采用滑动平均值算法获取风电输出期望功率,蓄电池和超级电容构成混合储能补偿系统。采用Mamdani型模糊控制器改变滤波器时间常数,实现可变滤波;考虑到滤波器的延迟效应,利用Takagi-Sugeno型模糊控制器调整蓄电池参考功率值,从而实现混合储能系统内部的协调控制,优化补偿功率分配。同时,提出基于储能系统荷电状态的风储协调控制机制,将风机桨距角的功率调节与储能功率平抑相结合,协同工作实现风电功率的良好平抑。仿真结果表明该协调控制策略具有良好的风电功率平抑效果。     

平抑风电功率波动退役电池储能系统容量配置

为平抑风电功率正负向波动、减少储能系统充放电切换次数、延长储能系统使用寿命、降低储能成本,采用从电动汽车上退役的动力电池,建立两组退役电池储能系统(RBESS),分别处于充放电状态,根据风电功率短期预测结果,交替平抑正负向波动。以RBESS成本和平抑波动可靠性最优为目标函数,采用带有精英策略的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行容量配置。以达坂城某风电场的数据进行仿真,验证了所提方法的可行性:两组RBESS可有效平抑风电功率波动并降低充放电切换次数,延长使用寿命,降低储能成本。     

基于超短期风电预测和混合储能的风电爬坡优化控制

风电爬坡对电力系统运行的经济性和可靠性有较大的影响,也是对电网造成冲击的重要因素之一,如何减小风电爬坡时的功率波动对电网的冲击成为国内外研究热点。为风电场配备储能系统能够有效抑制风电爬坡时的功率波动。为此,提出一种基于风电功率超短期预测和混合储能系统实现平抑功率在电池和超级电容器之间有效分配方法。首先通过奇异值分解理论风电爬坡事件,提出混合储能系统的动态最佳荷电状态,以使储能设备更好地平抑下一时段风电功率波动。考虑未来风电功率及其预测误差,根据超前充放电控制策略对储能设备当前充放电进行修正,并给出了提前充放电修正公式。仿真结果表明,该方法及其控制策略能有效抑制风电爬坡的功率波动,从而减小风电爬坡事件对电网的冲击,并且能够充分提高混合储能设备的利用效率。     

基于Bloch球面的量子遗传算法的混合储能系统容量配置

风电功率波动对电网造成不容忽视的影响。风电并网处加入混合储能系统可有效降低风电对电网的影响。首先,有效地分解风电有功功率,得到混合储能系统需平抑的波动功率;然后,在电池及超级电容器荷电状态、额定功率及充放电时间的允许范围内实现超级电容器优先充放电的协调控制方式;最后,应用映射于Bloch球面的量子遗传算法,确定满足混合储能系统技术要求及工程指标的混合储能系统配置方案,使混合储能系统成本最低。算例分析证明了在监测荷电状态等约束条件下,优先超级电容器充放电控制方式的有效性及Bloch球面量子遗传算法配置混合储能系统方法的合理性。     

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。     

风储联合发电系统电池荷电状态和功率偏差控制策略

提出了一种新型的基于风电功率预测偏差和电池荷电状态(SOC)反馈的储能系统控制策略,通过预测结果计算风电功率的变化偏差,得出完全补偿波动所需的储能系统充放电功率,引入补偿系数联合求解获得储能系统的充放电控制指令。同时,建立了补偿系数的动态优化模型,包括长时间尺度下基于输出功率波动和电池容量变化指标的基准补偿系数寻优模型,短时间尺度下基于电池SOC指标和充放电状态的补偿系数快速修正模型。算法采用的最优求解和SOC指标具有广泛的适应性,便于推广不同容量储能系统在风电功率平滑中的应用,可以兼顾储能电池的寿命和输出功率的平滑性。算例结合风电场的功率实测数据,进行储能系统配置仿真,验证了该控制策略能够最大程度发挥储能系统能力,在维持电池能量稳定前提下,平抑风电场输出功率的波动。     

面向风电功率波动平抑的储能系统鲁棒模型预测控制

作为支撑新能源高比例消纳的重要灵活性资源，储能可有效应对强不确定性的风力发电对电力系统安全稳定运行的影响。提出了一种面向功率平抑的风-储系统鲁棒模型预测控制技术。首先，为考虑风力发电的不确定性，避免预测误差的参数化先验假设，采用盒式不确定性集来对风电出力进行建模。其次，建立了包含并网功率波动均值、储能电站运行充放电总能量、储能电站出力系数的风电功率波动平抑效果评价指标。然后，建立了面向功率平抑的风-储系统运行双层优化模型。为提高双层不确定性优化模型的可求解性，采用强对偶理论将原双层模型变换为单层确定性优化模型，并通过大M法用一组线性不等式约束来代替双线性约束。最后，算例分析验证了所提方法的有效性。     

考虑蓄电池极化效应的储能容量配置方案研究

配置合理的储能系统对孤立微电网的稳定与经济运行具有重要的意义。在含风电、蓄电池与超级电容器混合储能的孤立微电网基础上,充分考虑实际系统中蓄电池极化效应的影响,以平抑低频风电功率波动为目的配置蓄电池容量,同时以平抑高频风电功率波动为目的配置超级电容器容量,并建立了平抑一定概率下功率波动的储能容量配置模型,从而保证储能系统有足够容量维持孤立微电网稳定运行。结合具体微电网实例对混合储能配置方法进行说明,分析给定数据下的风电功率波动,计算得到满足设定概率的功率波动的储能配置容量,并通过实时仿真进行验证,结果表明储能系统可平抑风电功率波动、维持负荷稳定运行,且蓄电池与超级电容器SOC均运行于合理范围。该方法对实际微电网中储能的容量配置具有一定的指导意义。     

基于变分模态分解下利用混合储能平抑风电出力波动的控制策略

针对风电有功功率波动这一问题,提出一种自适应滑动平均和变分模态分解相结合的滤波方法。针对某典型风电场出力数据,利用自适应算术平均法确定并网功率和储能系统充放电功率;采用变分模态分解方法把储能功率分解成一系列频率由低到高的子模态,从而完成混合储能系统功率的初级分配。针对功率型储能元件能量密度低,容易出现过充或过放的现象,对功率型储能元件的荷电状态进行实时监测。根据模糊控制制定的规则对混合储能系统的初级功率进行修正。算例分析表明,风电出力波动不但可以得到很好地平抑,而且混合储能系统也能够安全合理地工作。     

平抑风电功率波动的新型储能系统控制策略

风电功率波动率是并网考核的重要内容之一,并网功率波动率过高将影响电力系统正常运行,基于传统混合储能系统,提出了一种“一组超级电容器+三组蓄电池”组成的新型混合储能系统。其中,超级电容器用于平抑高频功率波动,两组蓄电池作为充放组用于交替平抑低频正、负功率波动,另外一组蓄电池作为补充组,当充放组蓄电池达到满充、满放时接替其工作。在计及蓄电池寿命损耗的基础上,建立了储能系统成本模型。仿真分析表明本方案可实现风电功率波动率的优化,且相较于对比方案,本方案可有效提高蓄电池使用寿命从而降低成本投资。     

风储系统作为黑启动电源的容量配置策略

风储系统作为黑启动电源,对解决风多水少地区水电黑启动难题具有重要作用,但风电波动及储能高成本制约了风储黑启动的发展.为解决风电参与黑启动的功率波动问题,在考虑风电出力波动性和电池储能系统自身运行约束的基础上,提出了风储系统作为黑启动电源的储能容量优化配置策略.首先基于黑启动最小风速,定义最小风速概率密度以及最佳风速概率...     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究

针对直驱风电系统并网运行过程中存在的输出有功功率波动和低电压穿越问题,在变换器的直流环节并联超导储能系统。对超导储能系统的斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地充放电,从而稳定直流环节功率。同时,通过引入谐振控制器的方法,对网侧变换器的控制策略进行改进,实现电网电压不对称跌落情况下,负序分量引起波动的有效控制。仿真结果表明,采用上述方案后直驱风电系统向电网输送较为平滑的有功功率、低电压穿越能力得到了提升。     

储能设备对孤立风力发电系统的影响

采用序贯蒙特卡罗法对含有储能设备的风/柴孤立发电系统进行充裕度评估。针对样例系统,在发电系统强迫停运率、储能设备容量以及峰值负荷取值不同的情况下,计算发电系统的充裕度指标;研究储能设备对孤立发电系统充裕度的影响,并对产生影响的原因进行分析。结果表明,加入储能设备可改善发电系统的充裕度,提高系统的供电可靠性水平,减少风力发电机组输出功率波动对系统的影响。分析方法和结果可为储能设备在风力发电系统中的应用和储能设备容量的选择等方面提供参考。     

基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响,文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动,并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真,验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

具有CO2负排放的风电高温储能系统模拟

风能的反调峰特性使得弃风现象较为严重。针对该情况,提出了CaO高温储能耦合生物质发电厂消纳风电的方法,有望实现风电的规模化储存和CO2负排放,并构建了CaO储能耦合生物质发电并捕集CO2的系统模型;此外,基于Aspen Plus软件平台对系统的热力性能进行了模拟,分析了碳酸化炉接入位置对系统储电效率和CO2捕集量的影响。同时,结合对碳酸化炉和CaCO3煅烧炉的灵敏度分析,得到了最佳工作条件下的集成系统储电效率和消纳单位风电的CO2捕集量。     

ESS在风电系统中的应用研究及仿真分析

首先基于理论推导建立了储能装置（Energy Storage System,ESS）的功率注入模型,使用电力系统综合分析程序（PSASP）的用户自定义模型开发工具,开发了适用于PSASP的储能装置功率注入模型,然后通过建立的含有风电系统的PSASP仿真模型,研究了风力扰动对系统暂态特性的影响。最后,利用所建立的储能装置功率注入模型,进行了采用储能装置提高风电系统暂态稳定特性的仿真研究,研究结果证明了储能装置用于提高系统暂态稳定特性的可行性。