含大规模储能的多端直流输电系统协调控制策略

近年来,储能和直流输电系统作为大规模新能源发电并网、消纳和远距离传输的关键技术,得到了迅猛发展。然而,规模储能的接入增加了电网调度复杂性,对电网安全稳定带来挑战。为了解决上述难点,提出了含大规模储能的多端直流输电系统协调控制方法。首先,分析了可再生能源及储能并网模型,给出了风电、光伏及储能的控制策略;其次,提出了风、火、光、储多端直流输电系统的综合能源控制策略;最后,通过系统仿真,验证了文章所提控制策略的有效性。研究表明,基于所提控制策略,电网加入储能系统后,各种工况下受端电网功率波动范围均在±5％以内,系统达到稳定状态响应时间均小于0.5 s,使得受端电网具有快速调节能力,提高了新能源富集区域电网的稳定运行能力。     

基于储能系统的风电场无功功率优化控制研究

提出了一种基于储能系统的双馈风电场无功功率协调控制策略,该控制策略根据并网电网的实时运行状态和控制要求,确定风电场和储能系统的运行模式,并进行各种运行模式对应的并网电网的无功功率需求指令的整定计算。在此基础上,通过分析由双馈机组组成的风电场的实时无功调节能力,同时考虑储能系统的调节容量,确定无功功率指令在储能系统、风电场和外部电网的三级协调分配策略,包括储能系统、风电场和外部电网的一级分配原则,风电场各机组之间的二级分配原则和单台风电机组定子和网侧变换器之间的三级分配原则。实际仿真算例表明,所提策略能够充分发挥储能系统和风电场的快速无功调节能力,有效提高并网电网运行效率和并网电网的电压稳定性。     

储能参与电网二次调频控制策略仿真分析

:“碳达峰、碳中和”目标下,可再生能源在一次能源中的占比日益增大.应用大规模储能系统参与电网辅助 调频将有效解决可再生能源大规模并网带来的频率波动问题.首先建立了参与调频的储能模型并在此基础上搭建了含 储能系统的电网调频模型,接着提出了一种基于模糊控制的计及ACE和储能电池SOC的控制策略,最后在MAT- LAB中搭建了仿真模型并分别在阶跃扰动和连续随机扰动工况下验证了所提控制策略的可行性.     

用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

针对可再生能源(大型风电场和光伏电站)电站侧蓄电池储能电站(BESS)平抑随机输出功率渡动的功能定位,建立了基于钠硫电池的储能电站动态性能分析与评价模型.根据电网对可再生能源功率输出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了BESS动态充放电控制策略和2种运行优化目标,建立了不同的评价指标,以便从各种角度对BESS的动态效...     

含混合储能的微电网能量管理系统控制策略

可再生能源输出功率具有随机性与间歇性的特点,利用含储能装置的微电网可以有效平抑可再生能源输出的波动。本文提出了一种含锂电池与超级电容器组成的混合储能系统的微电网能量管理系统控制策略。该系统通过对可再生能源和储能设备运行状态的实时判断,调整混合储能系统的运行方式,实现可再生能源分布式接入时功率输出的平稳,并控制微电网与大电网交换功率的稳定,在此基础上尽可能延长混合储能设备的循环寿命,节约可再生能源(或微电网)的运行成本。采用Qt Creator语言编写能量管理系统程序,应用于实际微电网中运行,验证了该能量管理系统控制策略的可行性。     

大规模储能系统提升西北地区可再生能源消纳能力分析

目前我国西北部地区弃风弃光问题突出,已成为制约可再生能源发展的主要因素之一。随着电化学储能技术的快速发展,可通过大规模储能系统的时空功率特性来丰富电网调峰调控手段,提高电网供电可靠性,从而提升西北地区可再生能源消纳能力。首先分析了西北电网中新能源的消纳现状,提出了大规模储能系统在西北电网中的应用场景,分别基于新疆、甘肃及青海电网的实际结构及运行数据对大规模储能系统参与系统调频调压进行仿真验证,基于仿真结果得出储能系统的容量配置方案及投资效益。文章研究结果可为大规模储能系统在我国西北地区的投资运营提供参考依据。     

模块化多电平电池储能系统功率控制与均衡策略研究

大量可再生能源接入电网会影响电网的稳定性和电能质量。电池储能系统作为可再生能源与电网间传递电能的接口,具有平抑功率波动、调频调压、提高电网运行稳定性的作用。基于模块化多电平变流器（modular multi-level converter,MMC）的电池储能系统（battery energy storage system,BESS）有利于削弱电池不一致性所引起的短板效应,通过功率控制实现电池模块间的均衡。该文分析了MMC-BESS的拓扑结构;针对MMC-BESS的直流侧、交流侧建立数学模型,通过控制能量的流动,提出一种对直流侧和交流侧的功率控制策略,以解决相间SOC均衡、桥臂SOC均衡、子模块间SOC均衡的问题,避免电池过充、过放,提高电池利用率;通过仿真模型验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

基于超级电容储能的直流风电机组协调控制

采用直流汇集方式的风电场将为未来大规模新能源发电汇集提供新途径。由于风力发电系统输出功率的波动会对电网的稳定运行造成负面影响,因此本文提出了一种含有储能系统的直流并联型风电场功率协调控制方案。该控制方案综合考虑电网需求、风机风况以及风机储能系统的储能状态,向各直流风机发送功率指令,通过调节各发电机和风机储能系统的输出功率,使得风电场输出的有功功率可在一定范围满足电网的需求,大大降低了风场功率波动对电网的影响。其中,在满足仿真精度的前提下,对直流风机中的整流器和隔离型全桥DC/DC变换器以及超级电容储能系统进行了适当简化。采用PSCAD/EMTDC进行仿真,仿真结果较好地满足了控制目标的要求,验证了提出的控制策略的有效性。     

“碳中和”日标下应对“两个细则”考核的风储模型搭建

"碳中和"目标下,储能是新能源场站不可或缺的一部分。为增加新能源风电场配置储能的收益,减少电网"两个细则"考核金额,该文提出以"两个细则"考核中的功率预测指标为约束条件搭建风储模型,确定新能源风电场站应对"两个细则"考核的储能系统优化配置方案。对西北地区某400 MW风电场的实际运行数据进行分析,搭建点阵式风储模型进行仿真。仿真结果显示在储能配比为风电场容量的10%时,可以有效降低新能源风电场"两个细则"的考核金额,最大化风储系统的综合收益。该模型适用于西北区域存在电网"两个细则"考核的其他风电场,方法简单,普适性高。     

基于虚拟同步发电机的风电场并网控制研究

随着风力发电容量占电网容量的比重不断加大,风电场对电网稳定性的影响也越来越大。同步发电机具有调节系统功率平衡,维持电网电压稳定的作用,并具有自同步特性,适于系统并联。通过在风电场交流侧配置储能电池,并对储能系统的逆变器采取基于同步发电机模型的控制策略,将风电场等效为虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator-VSG）,使风电场向电网输送的功率平滑,并对大电网体现同步发电机的特性。根据负荷的波动,调节自身输出功率,维持系统频率与电压稳定,有效提高了大规模风电场并网性能。建立了由风力发电机组、储能电池及汽轮发电机组组成的系统仿真模型,仿真结果验证了控制策略的可行性。     

国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析

国家风光储输示范工程是大规模的集风力发电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源工程。工程规划建设百兆瓦级风电场、光伏电站及储能电站。文中重点阐述了示范工程风电、光伏发电和储能的规模及组成;介绍了示范工程的多组态运行模式及不同模式间的切换条件;同时,针对可再生能源并网问题,分析了平滑风光功率输出、削峰填谷、跟踪计划发电和参与系统调频,以及4种风光储系统联合运行控制策略,并结合实际运行结果进行验证。理论与实践证明风光储输联合发电模式具备可行性,符合新能源并网的要求,是新能源的发展方向之一,对新能源大规模并网具有一定的示范作用。     

风储微电网运行控制研究

随着能源与环境问题日益凸显,可再生能源受到关注。在MATLAB/Simulink仿真平台上建立了风储微电网三相交流系统模型,重点分析永磁直驱风电控制策略、微电网控制策略以及在可再生微电源实行最大能量捕捉情况下微电网如何维持稳定运行。并网运行时微电网控制联络线功率,大电网为微电网提供频压支撑;孤岛运行时微电网以主从控制模式运行,采用恒频恒压控制。在考虑风速、负载变化情况下,仿真表明微电网模型满足功率平衡和电压、频率的运行要求。仿真结果验证了模型和控制策略的可行性与正确性。     

考虑频率约束下提升风储联合发电系统可靠性的储能系统控制策略

提出了一种风储联合发电系统中储能系统的控制策略,可在电网频率稳定的前提下,通过储能系统与风电场的协调运行以提升电网的可靠性。首先对系统中的频率安全约束进行建模以确定风电场的最大并网功率;提出了在频率约束条件下,储能系统在不同风电输出及负荷功率状态下的控制策略;并在改进IEEE RTS算例上搭建了仿真平台,对比分析了不同场景下电网频率的响应及可靠性指标,验证了所述策略的有效性。所提方法可有效降低风电并网对电网频率的影响,提升了电网运行的稳定性。     

高渗透率可再生能源接入系统中储能应用综述

具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响,储能技术为高渗透率可再生能源接入系统提供了解决方案。在梳理现有储能装置类型及其典型应用的基础上,给出了储能从电能存储环节到电能变换环节的基本模型、从单点控制到多点协调控制的控制策略,分析了储能在高渗透率可再生能源接入系统中平抑功率波动、参与峰荷管理、提升传输能力、改善电能质量、参与系统调频、增强系统运行安全性等方面的应用场景,并从装置开发、优化规划、运行控制和运营模式等方面探讨了储能大规模应用的发展趋势,分析了其对能源互联网发展的推动作用。     

储能联合发电机组调频经济效益分析

近年来,国内电网电源结构发生了巨大变化,风电及光伏发电等大功率新能源并入电网。在利用可再生能源的同时,由于其电网不友好特性,对火力发电机组灵活性要求逐步提高。从储能电池系统联合火电机组对电网提供自动发电控制AGC(automatic generation control)调频角度出发,首先论述了国家针对调频服务的相关补偿政策;然后对调频补偿进行数学建模与分析;接着对储能经济进行数学分析;最后通过Matlab对广东某厂储能参与调频运行结果进行仿真,对储能投资进行评估。结果验证了储能联合发电机组调频具有良好经济效益。     

分布式新能源发电中储能系统能量管理

本文对蓄电池和超级电容组成储能系统的能量管理进行研究,根据两种储能装置的特点和剩余容量以及分布式发电系统的状态,将储能系统的工作模式分类,并对每种工作模式采用不同的控制策略,发挥蓄电池和超级电容自身的优点,保证系统内部的功率平衡,减小风能、太阳能等新能源发电系统功率波动对外部电网的冲击,并实现孤岛运行。最后通过分布式新能源发电系统仿真和实验平台对控制策略进行了验证。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略

针对呼伦贝尔电网所处特殊地理位置和需求,在前期对储能型风电场作为局域电网黑启动电源的可行性进行分析的基础上,考虑并计及电池储能系统运行状态,提出了储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略。分别建立了储能型风电场层有功控制器和无功控制器:根据电池储能系统的荷电状态调整风电场的有功输出,以将电池储能系统的荷电状态维持在规定范围内;根据电池储能系统的实际无功输出调整风电场的无功输出,减小储能系统的无功电流,提高电池储能系统的功率调节裕度。分析了双馈风电机组的有功与无功功率极限,建立了风电场有功与无功分配模型,实现风电场功率在风电机组间的分配。通过算例对所提协调控制策略进行了仿真分析,验证了该控制策略适用于储能型风电场启动火电机组辅机的黑启动过程。     

超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究

对风电场安装使用超导磁储能装置增强风电场暂态稳定性进行了研究。在建立超导磁储能装置模型的基础上,提出了改善并网风电场暂态稳定性的超导磁储能装置控制策略,采用以网侧电压定向的矢量控制方案并通过附加前馈项实现其输出有功功率、无功功率的解耦控制。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立了超导磁储能装置及其控制的仿真模型,基于实际电网及风电场的仿真结果验证了所建模型的正确性、控制策略的可行性。简要介绍了超导磁储能装置在并网风力发电系统的应用前景。