风电跟踪调度计划时降低寿命损耗的电池储能分组控制策略

为了解决风电跟踪调度计划过程中电池寿命损耗较高的问题,提出了降低寿命损耗的电池储能分组控制策略。利用设计的基于改进天牛须搜索算法的旋转门算法得到最优压缩偏移量,进而提取风电趋势;将风电场配备的电池储能分为电池组1和电池组2,并将电池组2进一步细分为3个电池簇,在避免充放电能量对冲的条件下根据风电趋势计算两电池组的功率调节指令,并基于此确定两电池组的容量,进而以电池单元的动作次数最少为目标获取3个电池簇的容量;在初始时刻及荷电状态越限时刻对电池单元进行动态分组,并根据电池单元的依次启动方法确定电池组1中电池单元的功率调节指令,基于设计的双层功率分配方法确定电池组2中电池单元的功率调节指令;电池单元在满足运行约束的条件下响应各自的功率调节指令。将所提控制策略与其他控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略能以更大的程度降低寿命损耗、延长储能的使用寿命。     

级联H桥型电力电子变压器平均值模型

针对电力电子变压器仿真效率较低和死区效应越来越显著的问题,基于级联H桥型双有源桥结构电力电子变压器,提出一种考虑死区效应的平均值模型。首先,计及寄生参数将双有源桥单元简化为一阶RL电路,分析各个死区工况下电压电流特性,求解电流的平均化解析表达式,通过等效电流源代替全桥及高频变压器实现对双有源桥单元的平均值建模。其次,基于状态空间平均法,通过占空比将H桥整流单元各工况整合为一个统一的模型,进而使用受控源代替H桥整流单元与交流电网、双有源桥的接口电路。最后,建立输入侧串联输出侧并联型的级联H桥型电力电子变压器平均值模型并给出计算流程。在PSCAD/EMTDC仿真软件上分别搭建电力电子变压器详细模型与平均值模型,仿真结果表明所提出的模型具有较高的精度和运行效率。     

基于动态无功电压灵敏度的有源配电网移动式储能优化调度

随着城市负荷尖峰以及分布式电源渗透率的持续攀升,有源配电网存在负荷峰谷差进一步增大以及电压越限的风险。移动式电池储能系统(MBESS)具备时间-空间灵活性和四象限输出能力,考虑其有功出力参与削峰填谷、无功出力参与电压调节,提出了一种基于电压灵敏度分析的有源配电网MBESS的优化调度方法。首先,针对MBESS出力与接入位置之间的耦合影响,推导定有功功率条件下满足仿射关系的无功电压修正灵敏度;其次,考虑不同网络结构下不同节点电压的调整需求,提出一种动态无功电压修正灵敏度的计算方法,旨在确定MBESS的时序最优接入方案;然后,构建充分考虑运行经济性与可靠性的MBESS双层优化调度模型;最后,以IEEE 33节点配电系统为例,采用增强烟花算法对所提模型进行求解,结果表明所提方法能够在保证MBESS具备较好经济效益的同时,有效减小负荷峰谷差以及提升配电系统的整体电压水平。     

光伏高渗透率下分布式储能群间协同的电压控制策略

针对分布式光伏高渗透率接入配电网后引起的节点电压越限问题,提出一种基于集群划分的储能调压控制策略。该策略包含配电网集群划分和分布式储能调压控制策略两部分。首先,通过改进的模块度指标对配电网进行集群划分;然后,在计及储能功率与荷电状态（SOC）的前提下,构建储能优化调压数学模型,根据越限电压的节点所在集群所需总功率对集群内储能进行分配,确定分布式储能运行收益最大时的储能时序动作功率;最后,分析不同方案下电压的波动性、配电网网损和储能运行经济性。通过两种方案对比表明,所提策略对应的方案不仅有效控制了节点电压、减少了网损,而且取得了良好的经济性。     

保供电型光储微电网运营策略分析

针对传统应急电源车保供电存在的资产利用率不足、成本较高等问题,结合微电网的发展趋势,提出了一种保供电型光储微电网的运营策略,重点讨论了微电网应用于保供电领域的经济性。提出了光储微电网代替应急电源车的保供电思路,从初始投资成本、运维成本、收益三方面初步分析了微电网应用于保供电领域的经济性;为了解决现阶段储能投资效益差的难题,提出了供电企业向储能投资商给予补贴的建议,并为此提出了虚拟保电量的概念;为了合理确定供电企业给予储能投资商的补贴数额,提出了非博弈和博弈2种补贴方案,并对3种运营模式中共同博弈投资模式的内部交易和定价机制进行了详细讨论。基于算例分析了不同的运营模式下供电企业和社会资本的经济效益,以确定最优的运营策略。     

提高快充电站与配电网互动能力的储能系统模型及控制策略

快充电站的大功率运行特性加剧了电网失稳风险,成为限制其规模化应用的瓶颈,在此背景下提出了含储能快充电站的应用模式。针对充储网络与配电网双向融合产生的频率、电压支撑等暂态问题与负荷削峰填谷等中长期动态稳定问题,提出一种电池储能系统多时间尺度仿真模型,并对各组成模块的控制策略展开研究。首先,采用功率解耦控制方式实现储能系统的调节能力最大化;其次,为增强储能系统自动检测、快速调节和精准控制的能力,在仿真模型中加入附加频率控制、电压控制环节,并设置限幅约束和动作死区。最后,基于区域配电网中含储能快充电站实例,对储能系统仿真模型及其控制策略的有效性进行验证分析。     

适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略

电池储能系统凭借其可提高可再生能源消纳能力的优势逐渐成为电网关键环节,其中的生产、使用环节导致的电池不一致性是影响储能系统容量和寿命的重要因素。在直流型高压级联链式储能的拓扑结构基础上采取分级控制策略,基于电压模式和功率模式的一级控制,针对链式电池储能系统电池荷电状态(SOC)不均衡的问题,提出了一种控制参数自适应的SOC自均衡控制策略。该策略综合考虑电池SOC偏差、各模块电容电压水平、直流系统电压控制裕度以及输出调制比上下限,实时计算均衡系数。实验结果验证了所提策略能够在SOC偏差较大以及满功率充放电切换的极端工况下,实现SOC自均衡,均衡效率较高。     

面向电气化铁路牵引供电的光伏发电分相电流控制策略

充分利用电气化铁路沿线太阳能禀赋,不仅可以为电气化铁路牵引供电提供清洁能源,也可以促进光伏发电的就近消纳。文中提出一种面向电气化铁路接入的光伏发电分相电流控制策略。该分相电流控制策略实施于三相静止坐标系,通过对分相电流的调节实现对光伏发电的并网控制;同时,考虑变流器容量约束,在保证光伏功率全额输出的前提下,充分利用变流器裕量输出负序电流供给单相牵引负荷,降低电气化铁路并网接入点的电流不平衡度,可在无需相序分离的条件下实现光伏发电的并网发电与负序补偿的统一控制。最后,基于RTLAB实验平台验证了所提控制策略的有效性。     

基于转速-电压坐标平面的暂态电压稳定分析

针对感应电机类动态负荷引起的暂态电压稳定问题,提出了一种基于转速-电压坐标平面的暂态电压稳定问题的分析方法,描述了感应电机类动态负荷在转速-电压坐标平面上的稳定边界。通过转速-电压坐标平面上电机运行点与稳定边界间的关系,可直观判断感应电机的加减速状态,并可清晰地解释感应电机类动态负荷在受到扰动后的暂态过程中引发电压失稳的机理。通过对比感应电机在转速-电压坐标平面上的工作点与所提的稳定边界间的关系,可以判断系统是否会出现电压失稳。通过单机无穷大系统及两区四机系统的仿真算例验证了所提分析方法的有效性。     

计及保供电交易模式和容量市场的用户侧储能优化配置

随着用户侧储能系统的容量日渐增大,其既可以参与市场容量交易为大规模间歇性可再生能源并网提供备用容量,也可以参与保供电为电网和用户带来额外收益。结合市场容量与保供电这两种辅助服务,提出一种计及容量市场和保供电交易模式的用户侧储能优化配置方法。首先,基于网侧应急电源车保供电行为,建立用户侧储能实现保供电替换功能的数学模型,并提出电网和用户之间的保供电交易模式。其次,将用户侧储能保供电场景细化为完全保供电、部分保供电和无保供电,量化用户侧储能的保供电收益。然后,考虑容量市场和保供电交易模式建立保供电效益-储能双层优化模型,外层以用户全寿命周期内净收益最大为最终目标,优化保供电负荷比例、用户侧储能额定容量以及其额定充放电功率,内层以用户日收益最大为目标优化储能充放电策略。算例结果表明,计及容量市场和保供电交易模式后,可提高用户侧储能投资容量,降低电网尖峰负荷,为电网和用户两者带来更多收益。     

基于虚拟阻抗的多落点混合级联直流系统故障电流抑制方法

多落点混合级联直流系统存在特有的模块化多电平换流器(MMC)功率盈余问题。当受端交流系统发生短路故障时,MMC过流、过压将引起MMC阀组闭锁,进一步可能导致系统功率中断。多落点混合级联直流系统整流侧采用电网换相型换流器(LCC)、逆变侧采用LCC与多台MMC级联。针对该系统提出一种适用于受端交流系统故障的故障电流限制方法,在逆变侧MMC控制中引入虚拟阻抗降低故障电流,无需额外添加设备。对虚拟阻抗的控制引入、计算以及投入实现过程进行了详细阐述,并在PSCAD/EMTDC中搭建模型进行仿真分析。结果表明,所设计的虚拟阻抗控制器可以实现故障电流的有效抑制,并防止功率倒送,从而实现混合级联直流系统的交流故障成功穿越和功率可靠传输。     

三电平单元电力电子变压器容错运行技术

基于三电平单元的电力电子变压器具有功率模块少、功率密度高等优点,在数据中心不间断电源、铁路配电系统、超级充电站等场景中应用前景广阔。然而,电力电子变压器中开关器件多,器件故障引发的故障模块切除动作将导致系统容量损失,易引发系统失稳、故障越界等问题。针对该问题,文中提出了一种基于故障模块、故障相与非故障相协同的三电平容错运行技术。首先,采用开关组合列举法分析了不同故障类型下三电平单元H桥的共性故障结果,并基于部分器件旁路实现了故障模块重构和容错运行。其次,提出了相内协同控制策略,实现了故障模块电容电压的稳定与均压控制,并通过相间协同控制实现线电压平衡,共同保障电路正常运行。最后,针对不同故障结果提出具体的容错控制方法,并通过仿真验证了所提容错方法的有效性。仿真结果证明了容错控制下电力电子变压器能稳定运行。     

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。     

基于超级电容储能的双馈风力发电机一次调节方法

随着风电穿透功率不断增大,系统对于风电出力的控制要求进一步提升,且对无功功率有着更为灵活的要求。双馈感应发电机(double-fed induction generator, DFIG)转速与电网频率解耦,难以在电网的频率、电压波动过程中提供快速、精准的支持。为增强单台双馈风电机组的并网致稳性,将超级电容器储能单元接入DFIG的直流母线处参与电网一次频率调节,针对储能需求讨论阵列配置。并通过增加网侧变流器(grid side converter, GSC)电压下垂控制,实现双馈感应发电机组一次调压功能,挖掘DFIG自身调节能力。通过搭建风电场-同步机系统模型,证明其对于系统稳定性的提高;最后通过10 kW双馈感应发电机实验平台,验证了所提控制策略的有效性与准确性。     

考虑储能单元健康状态与荷电状态一致性的BESS功率分配策略

针对由多个储能单元组成的大型电池储能系统(BESS)不规则充放电导致的储能单元健康状态（SOH）和荷电状态（SOC）不一致性问题,研究储能单元内SOH差异与SOC一致性的关系。结合充放电优先级排序和自适应变异粒子群优化(AMPSO)算法,提出考虑储能单元SOH和SOC一致性的BESS功率分配策略。基于包含BESS、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据,对所提功率分配控制策略与传统功率分配控制策略进行了对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效提高储能单元SOC的一致性,延长储能单元使用寿命,降低储能单元运行损耗,增强BESS双向调节能力。     

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。     

基于自适应时间尺度小波包和模糊控制的复合储能控制策略

对复合储能系统参与风电波动平抑进行了探讨和分析。首先,传统滤波方法在提取并网功率时以风电波动大的时段确定平滑程度,在不同风电波动场景整体平滑效果差异较大,提出自适应时间尺度小波包方法,能够根据风电波动情况自适应规划滤波时间尺度,同时在时间尺度内自适应确定分解层数,兼顾不同风电波动时段,提高了场景适应能力。然后,基于功率型、能量型储能出力充放电响应分界时间,用所提方法进行内部功率分配,并设计了计及复合储能荷电状态（SOC）优化和能量型、功率型储能协调控制的双目标模糊控制策略,在优化SOC的同时减小对并网功率的影响。最后,依托某风电场典型日数据在MATLAB中验证了所提方法的有效性。     

高可靠性非隔离型五电平并网逆变器拓扑与控制

针对传统非隔离型并网逆变器存在桥臂直通风险及接地共模漏电流的问题,提出一种新型高可靠性非隔离型并网逆变器拓扑及其控制方法,仅用6个开关即可实现五电平输出,同时具有高可靠性和漏电流抑制能力。首先,分析了该逆变器的拓扑结构特性及工作模态,在此基础上提出一维空间矢量调制,实现了系统六开关的协调控制,设计了电容电压平衡控制方案,建立了各工作模态高频等效模型并进行分析。最后,搭建了硬件实验平台,在数字化平台上对所提出的方案进行实验验证,实验结果验证了所提新型拓扑、控制方法及均压策略的可行性和有效性。     

光伏直流变压器不闭锁零电压穿越策略

针对中压直流系统双极故障下光伏直流变压器的低电压穿越问题,首先基于双有源桥和全桥隔离电路的子模块拓扑结构,分析光伏直流变压器正常运行时最大功率点追踪控制的快速实现方案。然后利用光伏电池板输出特性,提出光伏直流变压器不闭锁穿越策略,该策略对故障时长不敏感,可实现严重故障下的零电压穿越。进一步,针对故障穿越暂态过程中的过电压及子模块不均压问题,提出多控制策略间的平滑切换方案,有效降低暂态过程中的过电压现象,改善子模块间的均压效果。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型,验证所提策略的有效性。