基于列车运行状态的城轨超级电容储能装置控制策略

研究应用于城轨交通的地面式超级电容储能装置的控制策略。首先建立结合列车、储能装置和制动电阻的牵引供电系统的数学模型,分析了列车再生制动时超级电容和制动电阻能量分配的影响因素,并由此提出了考虑列车运行状态的储能装置控制策略。该控制策略通过列车实时功率、位置数据,动态调整储能装置的充电电压指令,从而调整超级电容的充电功率,使储能装置工作在最优状态。为了验证所提出的控制策略的有效性,利用北京地铁八通线梨园站的兆瓦级超级电容储能装置开展了实际列车运营实验。现场实验表明,该控制策略可有效地提高超级电容的利用率,增大储能装置的节能量,降低地铁系统的运行能耗。     

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.     

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。     

基于滤波分配法的混合储能优化控制策略

混合储能系统的城轨列车采用基于阈值控制的电压电流双闭环控制策略时,制动阶段电压外环动态响应速度过慢,并且当列车功率需求减小时储能系统内部会出现能量循环。针对动态响应速度过慢的问题,提出电压外环以空载母线电压为参考的变增益比例控制策略,在列车制动阶段,以空载母线电压为参考值,根据母线电压与空载电压偏移量调整比例增益,抑制制动阶段电压外环超调过大;为抑制储能系统内部能量循环,提出带选择性的滤波分配控制策略,在列车功率需求减小时,使锂离子电池组直接跟踪系统输入功率,进而抑制储能系统内部能量循环,提高储能系统经济性。该文采用广州地铁四号线实际参数,搭建混合储能系统城轨列车仿真平台及实验平台,验证了所提控制策略有效性。结果表明,所提控制策略能有效解决母线电压超调量过大和储能系统内部能量循环问题。     

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.     

集成储能装置的同相牵引供电系统及其控制策略研究

基于同相牵引供电系统,结合混合型储能装置的快速充放电特性,开展储能式同相供电系统及其控制策略的研究,给出系统拓扑并划分出谷时充电、削峰放电和再生制动三种工作模式,以解决电气化铁路中以负序为主的电能质量问题、机车过分相问题和再生制动能量回馈利用问题等,同时搭建仿真模型验证系统可行性.     

微电网孤岛状态下新型混合储能控制策略研究

分析了微电网孤岛运行状态与并网运行状态储能系统控制策略的差异,针对孤岛运行状态,提出一种新型蓄电池-超级电容混合储能系统控制策略,针对传统控制策略在超级电容容量达到阈值而无法正常工作时,不能保证母线电压稳定,以及逻辑判断与数字滤波环节过多,响应速度慢、较难实现等问题,采用双电压闭环控制策略,配合利用双向DC/DC变换器自带的LC滤波器,省去数字滤波环节,在超级电容剩余电量达到限定值时,无需改变控制模式,仍能维持母线电压的稳定,提高了微电网可靠性。分别通过频域分析、仿真分析和实验研究,验证了所提控制策略的正确性与可行性。     

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.     

含有混合储能的微电网控制策略研究

微电网在系统结构发生变化或者出现故障时,通过调节电源保证对电网及负荷提供优质电能,主要体现控制策略上。将基于超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上,采用模糊滑模的控制方式对混合储能装置进行控制。在Matlab/Simulink平台搭建含有混合储能及多微源的微电网仿真模型,通过具体算例验证了该控制算法的先进性。该控制算法不仅可以实现平抑微网并网波动功率和微网离网投切负荷时的波动功率,而且能够实现系统由并网/离网的平滑切换,从而使系统的稳定性得到提高,并进一步验证该控制策略的优越性。     

超导储能装置变流器控制策略的分析

随着高温超导材料的发现以及电力电子技术的快速发展，超导储能（SMES）装置在电力系统中的应用越来越广泛，超导储能装置的核心问题是对变流器的控制，为此详细地介绍了超导储能装置中变流器控制策略的原理及特点，并对各种控制策略进行了分析。     

基于混合储能系统的高电压穿越控制策略

针对双馈机组高电压穿越问题,为抑制直流母线电压波动,采用蓄电池-超级电容混合储能的拓扑结构,研究了储能系统协调充放电策略.针对储能系统,提出一种自动识别和切换的四种充放电工作模式.网侧变流器传统控制忽略了转子电流对直流母线的冲击,文章提出了前馈补偿来优化有功电流的参考值.转子侧变流器传统控制忽略了定子磁链对有功和无功功...     

城轨交通用飞轮储能阵列控制策略

在城市轨道交通供电系统中引入飞轮储能系统能够有效回收列车再生制动能量,稳定直流接触网电压,但是单飞轮储能系统容量较小,难以满足列车再生制动能量利用需求.飞轮储能阵列是解决这一问题的有效手段,然而目前对飞轮储能阵列控制策略的研究还较少.该文首先分析飞轮储能系统的数学模型和运行特性;然后考虑稳压节能及弱磁需求,给出基于多电压阈值的单飞轮储能系统控制策略;并在此基础上针对飞轮阵列均速控制和荷电状态(SOC)管理等核心问题,提出基于转差修正控制和基于"电压-转速-电流"三闭环控制的两种飞轮储能阵列控制策略;最后通过仿真和实验验证了飞轮储能阵列控制策略的可行性.     

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。     

基于平滑控制策略的混合储能优化配置方法

针对分布式电源的随机性引起的联络线波动,在微电网中加入混合储能装置可以有效平抑该波动,提高电能质量。采用蓄电池与超级电容器组合的混合储能装置,以二阶低通滤波方式确定混合储能装置输出功率,提出一种考虑超级电容器剩余容量的超前控制策略对该功率进行修正,在不影响蓄电池寿命的基础上增加了超级电容器的寿命,建立了混合储能容量配置考虑年最小成本的经济评价模型。仿真实例验证了该方法的有效性。     

风电机组与储能装置的协调平滑控制策略研究

研究了风电机组与储能装置的协调平滑控制策略。本文将一个低于机组固有频率的附加控制环节引进到机组的功率控制中,运用机组的惯性抑制功率的高频分量,并运用储能装置对功率的中频分量进行补偿控制。仿真结果表明,本文所提出的控制策略能够有效控制风电机组所输出的有功功率,其平滑控制效果良好。     

基于电池储能SOC的调峰、调频混合控制策略

电池储能系统被认为是解决可再生能源的不确定性和不平衡性导致的功率不足和频率波动的有效途径。基于此,文中提出了一种基于电池的荷电状态SOC(state of charge)的电池储能系统混合控制策略。首先,文中将电池的SOC、调频和调峰需求划分为不同的区域,并对调频和调峰提出相应的控制策略,提出SOC自恢复控制策略。之后提出储能的混合控制策略,基于电池储能的SOC,将储能的调频与调峰功能与SOC自恢复策略相结合,实现储能对电力系统的优化。最后通过仿真分析验证该控制策略的合理性与应对可再生能源波动的能力。     

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。     

地铁储能型再生能量回收装置控制策略研究∗

针对地铁牵引网电压波动剧烈及机车再生制动能量利用率不高的问题,在地铁牵引供电系统中装设超级电容储能元件,提出一种地铁储能型再生能量回收装置.该装置不仅可实现机车再生制动能量的回收利用,还可通过装置与供电系统间协调控制,达到双向稳压、削峰填谷的目的.首先分析系统主电路结构及工作原理;然后构建系统上层能量管理,下层变换器控制的协调控制策略;最后搭建系统仿真模型,模拟分析多种运行工况,验证该装置及控制策略的正确性和有效性.     

基于混合储能的风电并网调频控制策略

大规模风电并网使系统惯性下降,导致系统被扰动影响后频率波动增大,降低了系统的抗干扰能力和频率稳定性。而随着并网风机规模的增加,这种趋势也更加明显。鉴于此,提出了基于IR-PFR的储能系统控制策略,分别针对频率的惯性响应与下垂控制,实现对混合储能系统的控制,进而提高系统频率响应的抗干扰能力。通过MATLAB/Simulink仿真平台上搭建仿真模型进行仿真,结果表明,该系统可以补偿大规模风电接入电力系统导致的频率波动,以及负载突然增大带来的频率变化,更快地恢复到正常状态。因此,混合储能系统可以有效应用于风电并网系统的一次调频过程中。     

基于两级式变流器混合储能系统的应用

为提高诸如光伏、风力等可再生能源发电功率的可控性,避免由于外界环境变化引起的功率波动对电网的负面影响,提出一种基于两级式储能变流器的混合储能系统,采用PQ控制策略平抑可再生能源功率波动的方案。通过低通滤波算法估算混合储能系统的能量补偿,进一步设计控制器,精确控制储能系统的能量流向,达到储能系统与电网之间及时准确的能量交换。以光伏发电为应用背景,在MATLAB/SIMULINK中搭建混合储能系统模型。仿真结果表明:该方法使得光伏发电模块输出功率平缓,起到了平抑效果,可以满足电力系统实时调度的要求。