Inhibition of wind power fluctuations of battery energy storage system adaptive control strategy design

为了增加电池储能系统针对大规模风电并网对电网系统的友好性,降低风电功率波动对电网的不利影响,本文提出以电池荷电状态和风电功率为反馈量,改变平抑时间常数和电池储能系统充放电目标功率为目标的平抑风电功率波动的自适应控制策略。经仿真验证,上述策略能有效避免电池的荷电状态大幅波动,延长电池使用寿命,从而减小电池储能系统的安装容量,最大限度地发挥电池储能系统的作用。     

An analysis for the need of a battery energy storage system in tracking wind power schedule output

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在风储联合应用中具有多种功能,利用电池储能系统提高风电并网调度运行能力是当前研究的热点之一.文章基于我国北方某风电场历史运行数据与预测数据,依据预测误差评价指标和风电场预报考核指标的综合评价方法对风电场预测数据进行分析研究,归纳了预测误差的概率分布特征;提出利用电池储能系统提高风电跟踪计划出力能力,统计并量化出电池储能系统用于跟踪计划出力场合的作用范围;通过仿真验证电池储能系统在风储联合系统中提高风电跟踪计划出力控制策略的有效性和可行性.     

储能系统协同常规机组调峰控制策略研究

大规模风电并网会引起电力系统调峰能力不足,造成火电机组频繁启停或弃风。文章利用电池储能充放电灵活、可补充常规机组调峰能力不足的特性,提出了AGC机组、NON-AGC机组与储能系统间的协调控制策略。该策略引入了改进调度时间级,实现储能与常规机组时间协调配合;以AGC机组与NON-AGC机组的协调机制为基础,建立了AGC机组向NON-AGC机组与电池储能的转移功率模型。根据前一时刻机组的输出功率,计算出机组的调节余量实现电池储能参与系统调峰。实际系统算例分析结果表明,所提控制策略的可行性和有效性。     

A control strategy for energy storage system based on wind power prediction error interval

由于风能的间歇性和随机性,风电功率预测的精度依然较低。随着大规模风电的集中接入,不确定性风电功率并网运行会加重电力系统的调控负担,同时会对日前调度计划安排带来不利影响。储能系统具有对功率和能量的时间迁移能力,被认为是平抑风电功率波动性、提高风电功率确定性的有效手段。本文从电力系统安全角度分析了制约风电上网规模的原因,使用基于时间序列的自回归模型预测风电功率,提出利用储能平抑风电功率预测误差区间的方法,对比考虑最大预测误差的传统调度方法,采用风电平均入网容量、风电发电量、电网空间利用率等评价指标评估所提出方法的有效性。     

Flywheel array energy storage system

飞轮储能系统将能量储存在高速旋转的飞轮转子中,具有高功率密度,无环境污染,使用寿命长,运行温度范围广,充放电次数无限制等优点,已获得了广泛的应用.将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统,是获得大容量,高功率储能的解决方案.文章首先论述了飞轮阵列储能系统的国内外发展现状与要解决的关键问题, 然后详细给出了飞轮阵列储能系统的设计方法,并联拓扑结构与控制策略.随着飞轮储能单元并联技术的逐渐成熟,飞轮阵列储能系统应用领域将逐步扩展到电力系统调频,间歇式可再生能源发电等领域,并将在提高电网对可再生能源的接纳能力等方面发挥重要作用.     

应用于平抑风功率的燃氢燃气轮机储能系统控制策略研究

储能技术可用于提高风电并网能力,因此其储能系统及控制策略成为研究热点。提出将燃氢燃气轮机作为储能系统主要部分,低通滤波器结合模糊控制作为其平抑风功率的控制策略。通过设定储氢罐容量,对15台1.5 MW风机的历史风功率数据进行了处理。结果表明：低通滤波器结合模糊控制能有效平抑风功率至限制值,实现平抑指标,并得到储氢罐容量的设置限制;可实现储能时燃气轮机不工作,耗能时燃气轮机工作,当储氢罐容量为0.017 m³时,燃气轮机输出功率为0.1 MW。在将燃气轮机作为平抑风功率的储能系统时,需将燃气轮机的启停控制作为今后的研究重点。     

Coordinated control strategy of flywheel energy storage array for micro-grid

本文研究了并联到同一直流母线的飞轮储能阵列协调控制策略,对经典的3种功率控制策略下的荷电状态（SOC）变化率进行了推导和分析,提出改进系数的下垂控制策略,同时针对微网电压低、阻抗小引起的静态误差控制问题,采取引入虚拟阻抗的改进系数下垂控制策略进行补偿,从而改善了系统功率分配精度。最后建立了含风电场的微电网模型,仿真验证上述控制策略的有效性。     

An input‐output linearization–based control strategy for wind energy conversion system to enhance stability

This paper proposes a novel control strategy for doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind energy conversion system to investigate the potential of enhancing the stability of wind energy transmission system, a synchronous generator weakly integrated to a power system with a DFIG‐based wind farm. The proposed approach uses state feedback to exactly linearize the nonlinear wind energy transmission system from control actions (active power and reactive power control order of DFIG) to selected outputs (power angle and voltage behind transient resistance of synchronous generator) at first. Then, on account of the linearized subsystem, the stability enhancement controller is designed based on linear quadratic regulator algorithm to contribute adequate damping characteristics to oscillations of the synchronous generator system under various operation points. The proposed control strategy successfully deals with the nonlinear behaviors exist from the inputs to outputs and improve the robustness with respect to the variation of system operation points. Furthermore, not only the rotor angle stability but also the voltage stability is enhanced by using the proposed control strategy. The simulation results carried on the studied system verify the effectiveness of the proposed control strategy of wind energy conversion system for system stability enhancement and the robustness against various system operation points.     

A review on the design and control strategy of energy storage system in wind power application

随着风力发电大规模入网,其随机性,波动性和间歇性特征对电力系统调频,调峰等有功平衡手段及电压稳定的影响越来越严重.储能系统能够在一定程度上控制风场的输出功率,平抑风电功率波动,改善风机低电压穿越能力,甚至为系统提供辅助服务,是从风场侧提高系统对风电的接纳能力的可行解决方案之一.作者在简要的介绍了风场储能技术应用现状的基础上,重点针对储能型风场内蓄电池储能系统的设计方案,容量优化及控制策略的研究现状及关键问题进行综述及探讨.     

Integrated control strategy of vehicle supercapacitor energy storage system based on MMC

针对单辆城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种基于MMC的车载超级电容储能系统（车载MMC-SCESS）,该系统以MMC拓扑结构作为主电路,通过将超级电容储能单元分散接入MMC子模块中,提高系统的控制灵活性与容错性;其次以车载MMC-SCESS的整体结构为研究对象,详细分析其a相桥臂电路工作原理,总结出每个储能子模块的一般工作模式。针对该储能系统主电路结构,提出采用综合控制策略,通过控制超级电容储能单元的充放电状态来实现能量在城轨列车、直流牵引网、超级电容储能系统三者之间流动。最后在Matlab/Simulink中搭建三相五电平车载MMC-SCESS仿真模型,仿真波形验证了储能系统控制策略的可行性。     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

新型飞轮蓄能系统

介绍了欧美国家研制的新型飞轮蓄能系统,体积小,重量轻,损耗低,易与电力系统连接。这一新技术将给电力贮存领域带来一场新的革命。     

基于指数平滑与CEEMDAN的混合储能控制策略研究

随着风电并入电网渗透率的提高,其出力波动性会危及电力系统的安全稳定运行,混合储能装置的使用能很好地平抑风电并网的波动,改善电网的运行能力。为符合国家并网的标准,文章提出了混合储能控制策略。首先,运用指数平滑法滤除风电出力的高频分量得到并网功率;其次,采用自适应噪声的完整集合经验模态分解,将风电波动功率按频率高低依次划分为不同的固有模态分量,计算相邻固有模态分量的互信息来分离高频和低频分量,并分别由电池和超级电容承担低频、高频分量;为了消除荷电状态越限的问题,采用自适应调整分界点实现储能内部协调优化运行。算例结果表明,文章所提出的控制策略具有一定的适用性,能确保储能装置运行在安全荷电状态,延长其运行寿命。     

微网系统中电池储能系统应用技术研究

随着可再生能源发电技术的发展,能够整合分布式发电系统的微网成为满足日益增长的电力需求、节省投资和提高能源利用率的一种有效途径。储能系统作为微网必要的能量缓冲环节,其作用越来越重要。文章概述了电池储能系统的基本特性,分析了电池储能系统的运行及控制原理,并详细阐述了其在微网中的作用。基于蓄电池的储能系统,不仅能起到能量缓冲的作用,还能提供短时供电、缓冲微网中负荷波动、改善微网电能质量,对提高微网的经济效益具有重要作用。     

A smooth co-ordination control for a hybrid autonomous power system (HAPS) with battery energy storage (BES)

The standalone hybrid power system constitutes a synchronous generator driven by a diesel engine, renewable energy source (wind) apart from a battery energy storage system. A coherent control strategy to regulate the voltage and frequency of the standalone grid is proposed in this paper. The system is simulated using Matlab/Simulink for preliminary validation and further tested on a laboratory prototype which involves a TMS320LF2407A DSP controller to digitally implement the control strategy. The dynamic behavior of the system is perused through the direct connection of an induction machine. The control strategy is verified for step changes in load and variation in wind power.     

多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略

光伏发电的间歇性和随机性是制约其大规模发展的主要因素,由此文章提出一种适用于多场景的光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略。首先,针对光伏电站多个典型出力场景,并结合并网限制要求,对光伏原始功率信号进行变分模态分解,求得并网目标功率和储能需求功率,并利用阈值补偿方法缩短计算时长;然后,通过协调互补的双单元储能系统对储能需求功率进行消纳,使得各储能单元能够在标准充、放循环深度内独立承担任务;最后,在Matlab平台上对所提信号分析算法的平抑效果,以及光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略的普适性进行仿真验证。仿真结果表明,在多个典型场景下,所测得的并网目标功率均满足并网限制要求,所选的分析算法可有效平抑光伏出力的波动,该协同控制策略能够保证双单元储能系统的长期稳定运行,大幅度提高了光伏并网的可靠性。     

基于改进粒子群算法的火储联合调频优化储能控制策略研究

为了解决火储联合调频协同控制效果与储能系统成本回收的问题,提出一种改进粒子群算法的储能优化控制策略,通过引入自适应权重调整全局搜索方向,并解决储能电荷状态与出力状态的耦合性问题,建立火储联合调频综合性能指标进行储能控制策略研究。案例仿真结果表明：本文所提算法比传统算法在收敛效果方面具有明显优越性,避免了局部最优解问题;当储能系统电荷状态设置在57.5%和42.5%时,提高了机组调频响应效果,延长了储能设备的使用寿命。     

Analysis of access mode and control strategy of distributed energy storage system on user side

分布式储能系统在电力用户侧中的应用日益广泛,且应用场景多样化,对于电网来说是潜在的优良资源。然而其容量小、数量多、分布不均衡、单机接入成本高、系统操作及管理困难,给电网的规划运营带来了日益严峻的挑战和技术难题。本文就用户侧中的分布式储能典型应用模式及接入方式进行介绍,阐述各应用场景下分布式储能的应用模式和方案,并分析了典型应用场景下的分布式储能运行效果。通过对分布式储能系统技术形态和载体的分析,可为进一步研究分布式储能汇聚协调控制技术提供理论指导。     

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

电网故障条件下风储联合系统无功自适应控制

针对电网三相对称故障条件下风电场电压不稳定的问题,文章提出了一种基于神经元的风储联合系统无功功率自适应控制策略,该策略以风储联合系统公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)的电压和电流为控制器的输入,采用Hebb学习算法作为自适应律,以获得准确的无功补偿。通过动态调整控制器的参数,使储能系统协调风电达到自适应输出无功功率的效果,提高系统在电网故障下的电压稳定性和风电故障穿越能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性和正确性,与常规PI控制策略相比,文章所提出的控制策略可使风储系统迅速提供无功功率,PCC点的电压得到明显上升。