直流微电网电池储能系统串并联结构分散控制

电池储能系统BESS(battery energy storage system)串并联结构可以实现小容量低电压等级储能系统接入直流微电网的应用,可以提高端电压且实现储能系统扩容。针对直流微电网BESS的串并联结构,提出一种基于电池荷电状态SOC(state of charge)的分散控制方法。该方法可以实现反下垂控制分配串联模块间电压与下垂控制分配并联模块间功率的目标,且反下垂特性不影响下垂外特性。通过低带宽通信将所有电池SOC信息上传到中央控制单元得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数,可以有效实现不同BESS间按容量精确分配功率的目的,消除电池差异延长寿命,避免过放。通过建立小信号模型,分析系统稳定性;通过搭建Simulink仿真模型,验证分散控制的可行性与有效性。     

弱电网下变电站级微网运行模式平滑切换控制策略

弱电网下变电站级微网联络线距离长,系统容量大,并网/孤岛运行模式切换过程中电压波动剧烈易导致切换失败,为此提出一种运行模式平滑切换控制策略.一方面分析了柴油发电机组运行控制特性,对其电压输入回路进行了改进,使其适用于多并网点微网系统;另一方面在并网转孤岛切换中考虑联络线调压器调节特性,采用经电压闭锁的功率步长控制,有效...     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。     

光储柴微电网运行特性分析

微电网既可以并网运行,也可以孤岛运行,而孤岛模式下主控微源对电压和频率调节作用的强弱对微电网能否稳定运行影响显著。基于已搭建的以储能电池为主控微源的光储柴微电网,分别在蓄电池不同荷电状态、负载不同程度扰动、是否投入柴发微源的情况下进行三组对比实验,用三相电能质量分析仪记录相关波形,分析不同实验条件下微电网的运行特性。实验结果表明,蓄电池的荷电状态、负载的扰动情况对微电网的稳态孤岛运行有重要影响;柴发微源的投入会抢占蓄电池对电压和频率调节的主导作用,需对蓄电池容量进行优化配置。根据实验结果,对蓄电池容量进行了优化,可以保证蓄电池的主导作用。     

基于自适应下垂控制的直流微电网群分层协调控制

为了确保配网故障时直流微电网群的稳定运行,本文根据子微网的运行工况,将微网划分不同的运行模式,提出一种基于储能自适应下垂控制的协调控制策略来确保母线电压稳定。该策略通过微网中央控制器实时检测公共直流母线电压波动控制各子微网间并联或独立运行,从而来维持各子微网直流母线电压稳定。同时,采用自适应下垂控制协调并联运行的子微网中储能单元根据各自荷电状态和最大输出能力自动分配负荷功率。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网群仿真模型,仿真结果表明该策略可协调直流微电网群母线电压稳定并可自动分配不同储能单元之间的负荷功率。     

Optimal control strategy of a DC micro grid

Microgrids include distributed energy resources, controllable loads, and storage devices, and they can be classified into AC and DC types, depending on the characteristics of the supply voltage. In this paper, an optimal control strategy for a DC microgrid is proposed, and the strategy is aimed at minimizing the daily total energy costs. The DC micro grid can include non-dispatchable generation units (such as photovoltaic power generation) and dispatchable generation units, energy storage systems (batteries), and controllable/not controllable loads. The control strategy is based on a two-step procedure, i.e., (1) the implementation of one day-ahead scheduling and (2) a very short-time predictive control. The day-ahead scheduling is formulated using integer linear programming methodology and is aimed at achieving the optimal scheduling of controllable loads. The very short-time predictive control is based on the solution of a non-linear, multi-period, optimization problem and is aimed at achieving the real-time optimal charging/discharging profile of storage powers and the real-time optimal profile of powers of dispatchable generators thereby minimizing the cost of total daily energy. For both procedures, optimization models were formulated and solved, including technical constraints that guaranteed an adequate lifetime of the storage system. Case studies relative to a DC microgrid obtained by a modification of the actual structure of the electrical power plant of an Italian industrial facility were investigated in order to show the feasibility and the effectiveness of the proposed approach.     

直流微电网孤岛运行控制策略研究

针对湖北黄石地区楼宇建筑直流微电网孤岛运行场景,提出一种光伏和储能电池的协调控制策略。基于直流微电网系统的实时状态,根据直流母线电压数值对微电网的运行模式进行划分,并设置变流器动作阈值,微电网内的各变流器根据母线电压所处的区间范围,执行相应的控制策略,满足微电网的能量平衡及电压稳定性需求。考虑微电网内部储能电池状态的一致性要求,针对电池变流器提出一种基于电池荷电状态(State of Charge,SOC)的协调控制策略,在电池的充放电过程中,根据不同电池组之间的容量差异进行功率分配,避免相同的充放电效率导致过充或过放现象。最后通过Matlab/Simulink对所提控制策略进行仿真验证分析。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于多通道迭代粒子群优化算法的微网经济调度

针对微网并网和计划孤岛运行方式下的经济调度问题,考虑分时电价差异及与主网能量交易,以最小化发电成本为目标,在由风电机组、光伏电池、燃气轮机和蓄电池组成的可再生能源的微网系统基础上建立了2种经济运行模型,同时通过对粒子群算法做出改进,提出了一种适用于多时段动态优化的多通道迭代粒子群优化算法并将其用于该文调度问题的求解,最后通过算例仿真证明改进算法的可行有效。     

支撑电网黑启动的风光储新能源电站协调控制策略

针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。     

考虑电动汽车移动储能的微电网调度

将电动汽车电池集成到微电网可以为微电网提供额外的电能存储,其收益取决于市场电力价格、电动汽车充电状态和进站/出站率等因素.假设微电网由热力机组、可再生能源和含储能设施的停车场组成.文章提出了一种考虑电动汽车移动储能特性的能源管理优化模型,模型的目标函数是最小化预期的总运营成本,包括前期市场的能源购销成本、热力机组的启停...     

工业型用户侧微电网储能运行方式与微电网的运营模式

在分析工业型用户侧微电网特点的基础上,归纳总结了微电网中的储能容量及功率配置的原则,分析了工业型用户侧微电网投资主体的多样性,在电网投资储能情况下,提出了以促进光伏就地消纳为主、优化调节微电网对外联络功率为辅、兼顾经济效益为能量优化目标的微电网及储能优化运行的原则和优化流程,提出了适合工业型用户侧微电网的运营模式。以实际微电网工程为例,介绍了储能选型的过程,详细计算分析了在所提储能运行方式下储能的收益和各投资主体的分配比例,为工业型用户侧微电网的规模化发展提供了运营模式参考。     

Performance Evaluation of a Control Strategy Developed for a Hybrid Energy System Integrated in DC-AC Microgrids

—Renewable energy is a promising technology to meet the future electricity demand of any country. However, output power produced by renewable energy sources varies intermittently according to the climatic conditions. Hence, interconnection of these renewable energy sources as hybrid energy system is a complicated task. In this article, a DC-AC microgrid structure is proposed to integrate different voltage-current characteristic renewable sources, storage units, local loads, and utility grids. A control strategy is proposed for the effective microgrid power management under grid connected and isolated modes. The proposed control strategy performs (1) prediction of the output power developed by the intermittent nature of renewable energy sources, (2) control of the primary sources, storage unit and utility grid, and (3) schedule loads on priority basis. Simulation studies have been carried out for the performance evaluation of the control strategy developed for the microgrid structure and the results are presented in this article.     

一种新型的基于蓄电池储能的风功率平抑策略

为平抑风功率的波动,提高电池储能的使用效率和使用寿命。本文根据电池的技术特性,从控制电池的角度出发,提出了基于三电池组拓扑结构的电池储能系统(battery energy storage system,BESS),并设计了控制策略控制不同电池组处于不同的工作状态,即其中两组分别处于充、放电状态,另外一组处于备用状态,三组电池交替工作平抑风功率中的正、负波动分量,依次在“充备放备充”的循环模式下工作,从而提高电池的使用效率,延长电池寿命。最后基于某风场实际数据的仿真表明,基于三电池组拓扑结构的储能系统在平抑风功率波动的基础上可提高蓄电池的使用效率几乎达100%。     

微电网中混合储能系统的小波包-模糊控制策略

为了充分发挥混合储能系统（hybrid energy storage system, HESS）在微电网中的应用优势,提高微电网运行的经济性和可靠性,提出了HESS的小波包-模糊控制策略。在平抑可再生能源输出功率波动的基础上,分别考虑并网时功率交换的实时电价和孤岛运行时的缺电量,建立起并网经济性评价指标和孤岛负荷缺电指标。对间歇性微电源进行小波包分解以获得HESS的初始充放电指令,由超级电容器承担网内瞬时功率波动的平抑任务,以网内不平衡功率对蓄电池充放电指令进行修正,再通过模糊控制获得蓄电池充放电的最终指令。最后,以风光燃储微电网为例验证了所提控制策略的有效性。     

含海洋能发电的海岛微网源荷储容量优化配置研究

为了提高风能、太阳能和海洋能等可再生能源的利用率,并保证远洋海岛淡水供给,合理地配置微网的源荷储容量是海岛微网建设的关键。结合海岛特有的源荷特点,针对海岛微网源荷储容量配置所面临的问题,文中提出了一种含海洋能发电的远洋海岛微网源荷储容量优化配置方法。分析典型海岛微网结构,并建立波浪能、潮汐能及海水淡化等海岛特有的源荷模型;根据远洋海岛源荷运行特性,将外层容量配置优化和内层运行成本优化相结合,提出海岛微网源荷储容量配置的双层优化模型;考虑供电可靠性和居民用水需求,基于构建的海岛微网协调运行控制策略,利用粒子群算法对双层优化模型进行求解。算例分析表明,文中提出的优化配置方法可以更加合理地实现海岛源荷储容量配置,为未来远洋海岛微网建设提供理论依据和技术支撑。     

兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划

随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

基于改进一致性算法的孤岛直流微电网储能系统分布式控制策略

针对孤岛直流微电网中多个储能单元的协调控制,提出了一种基于改进一致性算法的储能系统分布式控制策略。首先,提出了一种改进一致性算法,并证明该算法相比经典一致性算法收敛时间更短。然后,基于改进一致性算法,提出了一种储能系统分布式控制策略,通过合理调节各储能单元的功率,维持了直流母线电压的稳定、避免了储能电池的过充过放。该策略具有两种运行模式,分别适用于微电网有扰动与无扰动的情况,在及时调节储能单元功率的同时,减少了控制所需的通信量和计算量。最后,搭建了孤岛直流微电网系统仿真算例,仿真验证了所提控制策略的有效性及其在控制时间方面的优越性。     

基于微电网逆变器改进下垂特性协调控制的研究

由于采用传统下垂控制策略的微电网孤岛时受负载变化影响和并网时受大电网扰动影响会造成系统不稳定,文章提出了改进下垂控制策略,机理是在原下垂控制的基础上改变下垂特性的参考电压和频率和引入了前馈电流调节机制,加快了系统响应速度,增加了微电网系统稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对微电网两种典型运行状态以及模式切换的暂态过程进行仿真分析,验证了控制策略的合理性与有效性。