基于超级电容与蓄电池复合动力电源的研究

作为化学储能的主要方式,蓄电池在功率密度、充电速度、能量转换效率、寿命等方面存在着严重的不足,致使许多以蓄电池为主动力的新型产业存在着技术瓶颈。而超级电容作为一种新型的储能方式,恰恰在这些方面具有优良的特性,与蓄电池形成了良好的性能互补。通过分析这两种电池的基本性能,设计了以蓄电池为主动力系统,以超级电容器为辅助动力系统的复合电源,阐述了复合电源的拓扑结构及功率分配控制方法。研究结果表明:采用复合电源工作的电源设备,相比于单一蓄电池电源的情况,具有更好的动力性和可靠性,同时还具有蓄电池的保护作用,有效地提高了系统的寿命。     

混合动力汽车复合电源的设计

在运用混合动力汽车(HEV)电池和超级电容(UCs)的基础上,设计了一种新型的超级电容-蓄电池复合电源的HEV控制系统(包括一个DC-DC转换器)。在高功率需要时,UC通过DC-DC与电机相连。实验结果表明,该复合电源电动车能兼顾蓄电池和超级电容的优点,可以更好地满足电动车启动和加速性能的要求,并能提高电动车制动能量回收的效率,增加续驶里程,降低了起动污染物的排放,提高了燃油的经济性。     

混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略

提出一种混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略。复合电源中蓄电池作为主电源,超级电容器作为辅助电源,主电源和辅助电源各自经过一个升压变换器和升降压变换器连接至直流母线端,两种电源之间的能量转换由功率变换器实现。控制策略的控制目标为:(1)稳定直流母线电压;(2)精确跟踪超级电容器电流参考值;(3)控制系统实现全局渐近稳定。在Matlab Advisor仿真环境下对复合电源以及所提控制策略进行建模与仿真,并搭建了试验样机进行试验。仿真和试验结果表明:所提复合电源功率分配控制策略能较好地满足以上三个控制目标,充分发挥复合电源中蓄电池和超级电容器的优势。     

基于超级电容与蓄电池复合动力电源的研究

在综合分析各种存储方式的基础上,对超级电容和蓄电池的机理与特性进行了研究。为了解决单一储能方式的缺陷,将超级电容和蓄电池通过功率总线、双向DC/DC变换器等结合在一起。充分利用超级电容器功率密度大、循环寿命长的优点与蓄电池能量密度大的长处,确立了超级电容与蓄电池的复合储能系统方案。实验结果表明,超级电容和蓄电池混合储能方式可有效地实现系统的能量管理,提高储能效率。     

平抑间歇性电源功率波动的混合储能控制研究

针对间歇性电源输出功率波动大、随机性强的特点,提出了一种基于混合储能平抑间歇性电源功率波动的控制方法。该方法将功率密度大、动态响应速度快的超级电容作为系统缓冲储能优先对功率波动进行平抑,通过蓄电池组的功率调节以防止超级电容电压越限;将蓄电池组分为独立的充电组和放电组分别控制,最大限度的减少蓄电池组循环充放电次数;通过基于荷电状态的蓄电池充电组和放电组相互调整规则以避免蓄电池组深度充放电,延长其使用寿命。仿真验证了该方法的有效性。     

复合储能型保安电源系统控制策略与仿真

为了实现重要负荷的安全可靠供电,并减少冲击性负荷对电网的影响,提出一种基于超级电容和蓄电池的保安电源系统。首先,给出保安电源系统的拓扑结构,并建立保安电源系统的数学模型;然后,重点研究了保安电源系统的系统协调控制策略。通过检测电网状态、负荷容量和复合储能的荷电状态,综合确定各个变换器的工作模式,并根据不同工作模式的控制目标,提出了直流变换器和电压源型换流器的控制策略。通过在Matlab中对保安电源系统几种典型工况仿真,验证了系统功能和控制策略。     

混合动力汽车复合储能技术

通过剖析混合动力汽车(HEV)存在的主要问题,指出单一储能技术在某些情况下已不能满足车辆的需求,要解决HEV电源存在的问题,可采用复合储能技术。该技术现已成为HEV动力电源的一种发展趋势。结合复合储能开发的实例,给出目前复合储能技术的典型组合方式、应用场合及发展趋势。     

复合电源在发动机启动中的实验及研究

为提高发动机启动性能,改善汽车启动时蓄电池电流过大的问题,研究了超级电容-蓄电池组成的串联式和并联式复合电源。超级电容通过控制器与汽车蓄电池串联形成串联式复合电源,通过与汽车蓄电池并联形成并联式复合电源。在某1.5 L汽油机上进行启动实验,实验结果表明,复合电源能有效降低蓄电池峰值电流,明显降低铅蓄电池的电压降,同时启动时间明显降低。与串联复合电源相比,并联式复合电源在改善蓄电池电流过大方面更明显。     

电动汽车复合电源系统仿真研究

当前,电动汽车用蓄电池的比能量和比功率还不能达到理想的要求,将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容—蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足。综合考虑运用两种储能系统的优缺点,解决了电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾。在MATLAB/Simulink环境下对复合电源系统中重要模块进行仿真,测试结果显示,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能和能量利用率。     

基于超级电容的太阳能电源管理系统

此处提出了一种基于超级电容的太阳能电源管理方法,在该设计方法中,将超级电容进行深度放电,充分利用其储能,同时利用超级电容的充电快、寿命长的特性,最大程度延长蓄电池使用寿命.解决了目前太阳能电池供电装置寿命短的问题.将上述电源管理方案应用于高压输电线通道监控视频终端中,经过挂网运行测试,达到设计预期目标,大大减少了蓄电池...     

直流供电系统混合储能技术研究

针对直流供电系统的后备电源中蓄电池使用寿命短、易老化、维护繁琐等问题,提出一种基于超级电容与蓄电池的混合储能方案,并将其应用于通信开关电源系统。仿真和实验的结果表明:在负载功率脉动的情况下,储能系统的功率输出能力较原有方式有了明显提高;并且减少了蓄电池的充放电小循环次数,提高了其使用寿命和系统经济性。对解决直流供电系统中蓄电池储能存在的问题,具有现实意义。     

基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法

储能作为一种能量缓冲装置,可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。文中介绍了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法,该方法分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量;在传统限值管理的基础上,引入超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正,以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。最后,利用PSCAD仿真验证了所述方法的有效性。     

基于有源式混合储能系统的动态电压恢复器

针对电压暂降问题,利用动态电压恢复器(DVR)从超级电容器蓄电池混合储能装置汲取电能补偿负载电压。介绍基于有源式混合储能系统的动态电压恢复器的等效电路,建立了蓄电池电容器并联的数学模型和控制系统,提高整套DVR的工作特性与经济性能比。对有源式混合储能系统用于DVR进行仿真分析,结果表明对于持续时间较长的电压暂降,有源式混合储能系统能有效维持敏感负荷的电压恒定。     

基于改进粒子群算法的混合储能系统容量优化

为了调高风光互补发电储能系统的经济性,减少其运行费用,研究风光互补发电储能系统的容量优化配置模型,探讨粒子群算法的改进及混合储能容量优化方法。首先通过对全生命周期费用静态模型的介绍,利用蓄电池和超级电容器作为风光互补系统混合储能装置,以其全生命周期费用最小为目标,以系统的缺电率等运行指标为约束条件,建立了一种混合储能系统容量优化配置模型,其次,通过优化不对称加速因子进而改进了粒子群算法,最后利用算例在Matlab中进行了仿真与求解,结果表明,该方法不仅优化了蓄电池的工作状态,降低了储能系统的全生命周期费用,而且加快了收敛速度。     

微电网混合储能功率分频控制策略研究

针对独立光伏发电系统中混合储能方式能够同时具有高功率密度和高能量密度的特性,提出一种微电网混合储能功率分频控制策略来提高系统运行的稳定性。通过Simulink平台搭建了独立光伏发电混合储能系统,通过对功率分频实现了超级电容器和锂离子电池的功率输出优化分配,抑制了由于负荷突变引起的功率波动,维持了直流母线电压的稳定。仿真结果表明,该方法提高了系统的稳定性,实现了对直流负载的可靠供电。     

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。     

混合储能独立光伏系统MPPT策略研究

针对独立光伏发电系统中最大功率点跟踪(MPPT)控制策略与蓄电池充电管理相冲突的问题,将超级电容器应用于光伏系统中,与蓄电池一起构成混合储能系统。根据其性能特点,将恒定电压法与自适应变步长电导增量法相结合,提出了改进型MPPT策略。仿真及实验结果表明,改进的方法能够快速、稳定及准确地找到最大功率点。     

基于寿命量化的混合储能系统协调控制参数优化

混合储能系统控制策略中参数对控制效果具有一定影响,应量化分析其影响并进行参数优化。文中采用考虑自放电率和充放电效率等因素影响的储能系统数学模型;在基于锂电池充放电状态的混合储能系统控制策略基础上,提出超级电容储能荷电状态协调响应裕量指标;结合适用于实际不规则充放电应用的锂电池寿命量化模型,建立基于锂电池量化寿命的混合储能系统协调控制参数优化模型。算例分析表明,合理选择混合储能系统协调控制参数可延长锂电池使用寿命,进而提高混合储能系统的整体性能。     

面向储能电站调度的光储发电系统运行优化策略研究

光储联合发电系统的优化调度策略是实现光储联合发电系统经济及安全运行的重要保障,然而传统的经济优化调度模型并未考虑电池储能电站内部电池的有效管理。本文提出了一种经济优化调度策略,依据储能系统各电池组性能参数和运行状态,以储能系统运行一天总成本最低为优化目标,以系统平衡、荷电状态、功率限值和调度循环为约束条件,建立了经济优化调度数学模型,并应用改进粒子群算法进行求解。最后,算例仿真结果验证了改进粒子群算法的优越性和优化调度策略在光储联合发电系统中应用的可行性。     

风光储混合系统的协调优化控制

为解决光伏和风电场的输出功率剧烈波动引起的电能质量下降和电网电压波动的问题,提出了利用复合储能技术分别平抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波动。在平抑功率波动过程中,提出了可变时间常数控制,不断实时优化低通滤波器的时间常数,实现了对储能系统充放电功率的灵活、快速控制,改善了储能系统的运行,减小了储能容量;同时提出最大输出功率限制控制保护储能运行在合理的范围。通过建模仿真验证了控制方法的有效性。