混合储能系统的动态比例功率分配控制策略

针对混合储能系统(HESS)中负载多变性和冲击性导致的系统不稳定,充放电效率下降,控制难度增加等问题,提出了一种蓄电池/超级电容器混合储能系统的动态比例功率分配控制策略.控制采用双层结构,外层功率控制回路用于确定蓄电池与超级电容器的功率分配比;内层电流控制回路用于确定蓄电池和超级电容器的最佳充放电状态以及实时跟踪负载需求.当外层功率控制回路中的负载不变时,超级电容器和蓄电池的功率分配比维持不变.负载改变时,功率分配比动态改变,超级电容器提供最大的动态负载电流,蓄电池则以不变的动力继续工作.通过仿真测试表明,动态比例功率分配不仅能够减小蓄电池电量波动及其变化率,而且能够提高系统充放电效率和稳定性.     

基于SOC反馈调节的储能平抑光伏功率应用

储能系统对平抑光伏功率波动具有重要的作用。采用蓄电池与超级电容器混合储能,并根据蓄电池与超级电容器性能特点的不同,提出了基于低通滤波的混合储能协调控制方案及平抑光伏功率波动的控制策略。为防止蓄电池过度充放电,提出了SOC反馈调节蓄电池充放电滤波参数的方案,在保证混合储能能够平抑光伏功率的同时,延长蓄电池的使用寿命。实验表明,当光伏功率增加或突降时,混合储能可及时调整输出功率,补偿光伏功率缺额;当蓄电池SOC过高时,蓄电池可减少出力,防止蓄电池过充。实验验证了所提策略的可行性。     

风光互补发电蓄电池超级电容器混合储能研究

提出一种风光互补发电中的超级电容器与蓄电池混合储能系统,充分利用蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长的优点,大大提升了储能系统的性能。建立了混合储能系统的模型和控制环节,并进行实验,结果表明,在发电功率和负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的充放电状态,有效减少了充放电循环次数,延长了使用寿命,提高了系统的工作效率。该系统对解决新能源发电系统中储能问题,具有十分重要意义。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

独立光伏系统中超级电容器蓄电池有源混合储能方案的研究

超级电容器与蓄电池混合使用,可以充分发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长的优点,大大提升储能系统的性能.针对独立光伏系统的特点,设计了一种有源式混合储能方案,建立了系统的模型和控制环节.实验结果表明,在光伏发电功率和负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的充放电状态,并能够有效地减少充放电小循环次数.对解决光伏等可再生能源系统中的储能问题,具有现实可行性.     

基于能量协调控制的混合储能系统容量配置方法

为了平滑离网光伏发电系统中源荷之间功率差的随机波动,提出了一种适用于混合储能系统中不同储能介质之间充放电功率分配的能量协调控制策略。该策略依据不同储能介质的实时荷电状态,结合最大可能充放电时间,令超级电容器优先充放电,当达到其充放电极限时,再控制蓄电池进行充放电。在此基础上根据全寿命周期理论,考虑实时荷电状态、负荷缺电率和系统自主运行能力等约束,建立混合储能系统容量配置优化模型。利用改进粒子群算法对算例进行求解分析,并与单一蓄电池储能进行比较,验证能量协调控制策略的有效性和容量配置优化模型的正确性。     

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。     

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。     

基于混合储能的微电网分层能量管理策略

由于微电网中分布式电源输出功率具有间歇性、不确定性和负载实时变化的特点,满足功率平衡的需求就需要用到混合储能装置。提出了一种使用若干个蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,能同时满足功率和能量两方面的需求。并在不同的混合储能子系统中,以不同子系统的SOC参数结合下垂控制方法提出了一种基于SOC的功率分配方法。通过实验验证上述策略能合理分配蓄电池和超级电容出力值,有效地减少蓄电池的充放电次数,延长其使用寿命。     

风光互补路灯系统混合储能控制研究

提出了一种用超级电容器和蓄电池为储能单元的风光互补路灯系统.利用超级电容器比功率高、寿命长、体积小、质量轻的优点,构成了以超级电容器为主、蓄电池为辅的混合储能系统,为风光互补路灯系统提供充足、稳定、可靠的能量保证.该储能系统的引入保证了风能大范围变化时路灯系统的储能问题,在电能大幅度变化时,超级电容起到储能的缓冲作用,利用超级电容器的储能能力和并联控制器的变流控制作用,可以减少蓄电池的充放电小循环次数,减小放电深度,延长蓄电池使用寿命.通过仿真验证了理论分析的正确性.     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

基于风光互补微电网的复合储能控制策略

针对风光互补发电系统并网功率波动问题,在考虑平抑功率波动对储能性能需求的基础上,将蓄电池和超级电容器组成复合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)应用到风光互补微电网中,并提出了复合储能的能量管理和控制策略。能量管理方面,遵循超级电容器优先工作原则,通过判断超级电容器端电压大小来决定复合储能的工作方式;超级电容器用来平抑风光发电并网波动功率的高频部分,蓄电池平抑低频部分,进而减少蓄电池的充放电次数,延长其使用寿命;控制策略方面,蓄电池的双向DC/DC变换器采用恒功率控制,超级电容器的双向DC/DC变换器采用恒母线电压控制,保证了直流母线电压的稳定,实现了复合储能的双向充放电控制。最后,利用PSCAD软件搭建了含复合储能的风光互补微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略

在风电机组并网处安装储能装置可以有效平滑功率波动,提出了变分模态分解-模糊控制策略平抑风电功率波动。首先通过滑动平均滤波获得储能系统参考功率,采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)将储能系统参考功率分解后,分别将高频信号和低频信号分配给超级电容器和锂电池。结合超级电容器和锂电池当前荷电状态与其参考值偏差,经模糊控制规则修正储能系统设备的充放电功率。最后利用Matlab/Simulink仿真,结果表明该控制策略不仅能够满足风电场最大输出功率变化率限制要求,还可以保持荷电状态(SOC)维持在合理范围,避免过充和过放的发生。     

混合储能系统平抑风光发电功率波动策略

针对混合储能系统(HESS)中不同功率分配方法对平抑风光发电输出功率波动的影响.利用移动平均滤波获得储能系统的参考功率,采用变分模态分解(VMD)获得HESS的初始功率分配,结合超级电容和蓄电池的荷电状态(SOC.)与其变化趋势,并使用模糊控制规则修正储能系统的充放电功率.提出一种基于VMD的双重模糊控制策略.比较不同功率分配方法下储能系统SOC的控制结果,配置不同情况下储能系统的功率和容量.仿真实验结果表明该策略能有效平抑风光发电功率波动,极大延长了储能系统的运行寿命.     

基于快速储能的风电潮流优化控制系统

风电功率的间歇与波动致使电场容量可信度低、可调度性差;同时易引起局部电网的电压不稳、频率波动,影响了系统的电能质量及稳定性。针对此现象,将超级电容器与蓄电池组成快速储能装置,用于风电的潮流优化控制。采用三重双向直流变换电路控制储能元件间的功率流动;采用四象限交直流变换电路控制储能与电网间的能量交换。提出基于超级电容器电压低频波动抑制的功率分配方法,可显著减少蓄电池的充放次数;提出基于储能元件荷电状态的储能能量调整规则,可避免储能元件的过充和频繁深度放电,以优化其功率调节能力。实验结果表明,系统可实现2种储能元件的优势互补,能有效平滑调节风电注入电网的有功功率,并实时补偿控制风电接入点的无功功率。     

用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计

储能技术是进行风电功率调控的有效技术手段之一,针对平抑风电波动功率的需求,提出一种基于蓄电池和超级电容器的新型混合储能系统.通过充放电控制器的合理设计,实现了储能元件充放电全过程的精确管理,延长了使用寿命;同时能够提供稳定的直流输出电压.针对该系统的控制系统设计,提出一种双层控制模型,并建立专家信息库.根据实时风电功率及储能元件的荷电状态,在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库,可得到充放电控制器相应的控制算法,简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑,缩短了控制时间.仿真分析表明,所提出的混合储能系统结构及其控制系统是切实可行的,可广泛应用于风电场,承担风电功率平抑的任务.     

基于频谱分析和滑动平均滤波的混合储能容量配置方案

以风电为典型的可再生能源由于其随机性和间歇性的特点,其入网功率波动大,为减小并网时对电网造成的冲击,文中研究一种混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)来平滑风电出力波动,使入网波动符合并网规范。基于傅里叶变换对风电原始数据进行频谱分析并得到符合风电接入电网规范的理想目标输出,将两种功率的差值做为混合储能系统的补偿功率,再由滑动平均滤波方法分配混合储能中蓄电池和超级电容器的功率补偿量,考虑并网波动、充放电效率和荷电状态来确定蓄电池和超级电容器的额定功率和容量,在计及蓄电池损耗的基础上,考虑储能折旧和维护因素,计算混合储能系统的配置成本。最后算例表明混合型储能比单一型储能配置成本更低,更具有经济性,验证了该方法的可行性。     

带蓄电池SOC反馈的虚拟同步发电机系统

为了更好地模拟同步发电机的惯性环节并发挥不同储能单元的优势,对带有蓄电池和超级电容组成的混合储能单元的虚拟同步发电机系统进行研究,详细分析了系统的数学模型和控制策略,考虑储能元件自身的特点以及蓄电池的使用寿命,提出了含蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)反馈的虚拟同步发电机系统控制策略。通过搭建相应的MATLAB/SIMULINK仿真模型,分析蓄电池在正常充电状态与SOC达到上限时储能的功率分配情况,验证所提出的控制策略的正确性和有效性。结果表明,所提出的带蓄电池SOC反馈控制的虚拟同步发电机系统,可在功率波动时实现功率合理分配,在维持系统的稳定性的同时延长储能的使用寿命。     

基于双向DC/AC变换器的混合储能系统动态控制策略

针对风电和光伏并网发电系统的功率波动问题,研究了一种基于双向DC/AC变换器的混合储能系统的动态控制策略。对含有超级电容器与蓄电池组的混合储能系统,通过双闭环控制器对变换器内部的电压电流进行控制,把波动变化较快的电流分量分配给超级电容器,由蓄电池来响应波动变化较慢的电流分量。同时,控制系统将超级电容器的电压稳定在预设范围内。基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)对蓄电池的荷电状态(State of Charge, SOC)进行控制,使其SOC值稳定在安全范围内并延长了蓄电池的使用寿命。通过仿真实验,验证了控制方法的有效性。