基于混合储能系统的微电网母线电压控制策略

在孤岛直流微电网中,母线电压是判断其稳定性和衡量电能质量的唯一指标。针对这一现象,在孤岛直流微电网中加入了由蓄电池-超级电容组成的混合储能单元来平抑微电网系统中出现的波动功率,同时对于超级电容控制器添加了补偿电流来提升控制精度,差额功率经过低通滤波器后,高频分量经超级电容器平抑,低频分量经蓄电池平抑,对于母线电压不论是瞬时恢复还是长期的稳定性都得到了保障。试验结果表明,不论是光照强度变化还是负载功率变化,含混合储能系统的微电网母线电压都能快速恢复至额定值,无论是电能质量,还是系统稳定性都具有一定的提升。     

应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究

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、充放电速度快的优点,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,在负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的放电状态,并能够有效地减少放电小循环次数,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。     

带混合储能的微网并网控制策略

为了改变蓄电池单一储能的缺陷,本文主要介绍将超级电容和蓄电池组成混合储能单元的有效策略。     

模糊算法在混合储能系统中的应用及仿真

本文设计了基于两种直流功率变换器的蓄电池—超级电容器并联控制系统,针对混合储能系统充放电过程具有非线性、时变性、滞后性的特点,提出了一种基于模糊算法的储能系统优化控制策略,并在matlab/simulink进行了建模和仿真。仿真和实验结果表明采用新型的控制策略,不仅能够在保持直流母线电压稳定的同时提高储能系统的功率输出能力,而且有效改善传统算法控制中极易产生系统振荡的弊端,优化蓄了电池的工作过程从而延长其寿命。     

混合储能系统在微电网中的应用

随着新能源发电技术的不断发展,接纳这些分布式电源的微电网也日益壮大,但分布式电源的输出功率具有间歇性且随机性强,影响微电网的运行及电能质量等。为了增强微电网的运行稳定性及供电质量,将储能系统应用到微电网结构中。而单一的储能系统已经不能满足微电网的需求,因此采用超级电容器和多硫化物溴电池(PSB)混合储能系统,利用超级电容的快速响应和功率密度大等特性快速填补微电网的功率缺失,当需要长时间提供电能时则由PSB来填补。超级电容器与PSB组成的混合储能系统兼具功率型和能量型储能元件的优点,可以更好的发挥储能系统在微电网中的作用。     

储能电容器在大电流脉冲系统中的应用

储能电容器是一种容纳大容量电荷的电子器件。脉冲工作时,储能电容器作为储能器件,可提供超大的电流能力;利用储能电容器的充放电特性,可以将电子系统中脉冲电流滤波成为较为平滑的直流电,大大降低低压大电流脉冲电子系统对电源的要求。本文给出了低压脉冲系统中储能电容器使用原则和高分三号卫星中应用实例,通过对卫星供电系统建模仿真,得出了系统最优的电容使用参数。文中的设计方法对其他电子系统设计具有一定的借鉴意义。     

用于容性负载的脉冲发生器

通常的脉冲发生器只是在电阻性负载时才能得到陡的上升沿，本文描述一种脉冲发生器，在容性负载情况下也可得到单个或多个脉冲，并且有很陡的上升沿。这种脉冲发生器适用于相干光瞬态研究，品体调制和晶体开关等实验。文中还介绍了过台装置的电路设计和实验结果。     

超级电容-铅酸蓄电池混合储能的太阳能充电器

独立型太阳能照明系统存在铅酸蓄电池使用寿命短且弱光条件下系统充电能力不足的缺点,为了改进系统性能,文中设计了基于超级电容-铅酸蓄电池混合储能的太阳能充电器,采用UC3909智能管理芯片实现对铅酸蓄电池具有温度补偿功能的的四阶段充电管理;并利用超级电容器组及升降压转换电路实现弱光充电功能,优化铅酸蓄电池充放电过程,提高系统效率及稳定性。     

太阳能光电池硫酸铅储能系统的研究

太阳能电池通过光伏效应,把太阳能转化为电能,它是一个典型的非线形元件。给出了太阳能电池的物理数学模型。蓄电池作为重要的储能装置。本文对常用的硫酸铅蓄电池原理及工作情况作了详细介绍,构建了太阳能充电实验电路,对蓄电池充电进行了实验。     

基于混合储能系统在稳定直流母线电压上的应用

由于大量的分布式电源随机接入大电网,对大电网的电能质量产生剧烈的影响。本文在蓄电池直接接在直流母线的基础之上,采用混合储能系统的方法,对光伏阵列的输出特性以及蓄电池组和超级电容器组的充放电作了研究。研究结果表明,混合储能系统能够通过DC/DC变换器,协调控制光伏阵列,储能单元以及负载之间的能量流动,并通过系统工作模式之间的不同切换,以保证直流母线电压的稳定。     

电动车混合电源系统设计

设计了一种用于电动车的混合电源系统。该系统以蓄电池为主电源,采用具有双电层结构的超级电容器为辅助能源。利用单片机控制电动车在不同状态选择不同电源进行供电。以200 kg的人与车沿着仰角为30°,落差为6 m的坡度行驶进行实验,可增加130 m的行驶距离。这表明该混合电源有效地增加了电动车的行驶里程,同时可延长蓄电池的使用寿命,具有很大的现实推广意义。     

混合储能在风光互补发电系统中的能量管理与控制策略

储能技术在风光互补发电技术中的应用使得风光互补发电技术得到了进一步完善,各个部分的控制更加合理、有效,系统更加稳定、安全,并且使用效率及寿命得到了提高。通过仿真验证了一种蓄电池与超级电容混合储能结构,在这种结构中通过控制DC/DC变换器将蓄电池的高能量密度及超级电容的高功率密度的特点相结合,并且运用滑动滤波器进行二者的能量分配,同时通过DC/DC变换器达到对各储能部分实时控制的目的,从而提高了混合储能系统的灵活性与实用性。     

一种复合储能系统的改进控制方法

为了平抑新能源电源发电中产生的功率波动,文中将磷酸铁锂电池和超级电容组合,通过双向半桥变换器构成复合储能系统。根据储能元件对功率波动的频率需求不同,采用低通滤波确定各储能元件的给定功率,并用双闭环控制结构对双向变换器进行控制,同时考虑到储能元件的荷电状态对系统的影响,优化了储能系统的控制策略。Matlab/Simulink仿真结果表明,在复合储能系统稳定性提高的同时,储能电池的损耗降低,验证了所提出能量分配方案及控制策略的有效性。     

Rechargeable Sodium-Based Hybrid Metal-Ion Batteries toward Advanced Energy Storage

Growing demands on energy storage devices have inspired a tremendous amount of research on rechargeable batteries. Future generations of rechargeable batteries are required to have high energy density, long lifespan, low cost, high safety, low environmental impact, and wide commercial affordability. To achieve these goals, significant efforts are underway to focus on electrolyte chemistry, electrode engineering, and new designs for energy storage systems. Herein, a comprehensive overview of an innovative sodium-based hybrid metal-ion battery (HMIBs) for advanced next-generation energy storage is presented. Recent advances on sodium-based HMIBs from the development of reformulated or novel materials associated with Na⁺ ions and other metal ions (such as Li⁺, K⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, etc.), are summarized in this work. Daniell cell and “rocking-chair” type batteries are covered. Finally, the current challenges and future remedies in terms of the design and fabrication of new electrolytes, cathodes, and anodes for advanced HMIBs are discussed in this report.     

一种新型电动车超级电容-蓄电池复合电源系统

针对目前电动车续驶里程短、电池易老化、爬坡能力差、能量回收效率低的缺陷,研究以比功率高、循环寿命长的超级电容作为辅助电源,实现了一种新型超级电容-蓄电池复合电源系统.从超级电容-蓄电池系统的结构出发,对电动车的行驶工况进行了具体分析,构建了超级电容充电模型和超级电容-蓄电池复合电源系统模型.仿真和实际试验结果表明,该复合电源系统能有效回收制动能量,从而使蓄电池的低能量密度和低功率密度等缺陷得到弥补,进而提高电动车动力性能和电能的利用率,使电动车的续驶里程增长,能有效地降低蓄电池电压和电流幅值波动,延长蓄电池的使用寿命.     

超级电容在光伏照明中的能量传递研究

在独立光伏照明系统中,由6只100F/2.7V单体超级电容组成的超级电容模组在太阳电池和蓄电池之间起能量传递作用。太阳电池开路电压高于17.5V时,采取6只串联充电,否则,采取每2只串联、3组并联充电。被充满的超级电容模组以6只串联方式再为蓄电池充电。实验采用LabVIEW数据采集系统实时监测,结果表明:采用超级电容作为能量传递,可实现恒压间歇慢脉冲充电,符合蓄电池最佳电流接收曲线,有利于高效接收太阳能量和延长蓄电池使用寿命。     

离网型风光互补系统蓄电池充电控制研究

针对离网型风光互补系统蓄电池组充电电流暂态冲击较大、充电曲线不平稳的问题,在比较分析现有蓄电池充电控制方法的基础上,选择使用先恒流后恒压的两阶段充电方式,并设计两个PID环切换的控制算法进行这两个阶段的平稳充电。仿真研究和硬件系统实验分析结果均表明：基于两个PID环切换的充电控制算法可以实现离网型风光互补系统蓄电池组的平稳充电,两个阶段的充电过程中充电电流平稳、纹波小,系统响应速度快,改善了蓄电池组的充电曲线,有望提高蓄电池的使用寿命。     

一种超级电容储能的双向逆变电路及其控制策略

为解决数控机床加工中意外掉电退刀、伺服单元外接制动电阻产生能耗等问题,提出了一种超级电容储能的双向逆变电路,使得伺服系统在突然断电状态下,储能模块能够继续短时地给数控机床系统供电,完成断电回退的功能。该电路可以提供更高的输出电压和占空比,且在应用中可以取消伺服单元外接制动电阻而将制动能量循环利用,同时提出了相应的控制策略。该电路包括Buck/Boost电路、信号采样电路、PWM逻辑控制电路和互锁驱动电路,通过调节两路互为180°的PWM波占空比及充、放电信号来实现升、降压闭环控制,从而完成能量的双向传递。该拓扑简单、高效,性能稳定,以最少的功率器件实现大功率转换及输出。最后,实验波形验证了所提方案的可靠性。