风-氢与燃氢燃气轮机耦合系统储能容量优化

为实现风电对电网的友好接入,构建以氢储能和超级电容器储能为基础的风-氢与燃氢燃气轮机耦合系统模型,提出针对该系统的容量配置方法。在对风电功率频谱特性分析的基础上,运用小波包分解技术将其分解为低频并网部分和高频部分。将高频部分再次分解为亚高频部分和最高频部分,并分别通过电解槽和超级电容器来平抑。通过傅里叶逼近拟合波动功率的概率密度函数,求得期望容量配置。算例分析表明所提方法能实现风电对电网的友好接入。     

风氢耦合储能系统技术发展现状

我国风电资源丰富但同时弃风量巨大,风氢耦合储能技术对于我国的弃风消纳、提高风电上网质量,降低能源环境污染,缓解能源危机,构建绿色、环保、可持续的电力系统、促进经济增长方式转变等方面有着重大意义.介绍了国内外对于风氢耦合储能技术的研究现状,并总结出了目前风氢耦合储能研究中的关键技术和尚待解决的难点,最后结合风氢耦合储能技...     

基于氢储能的双馈风力发电系统功率控制策略

提出一种氢储能装置融入双馈风机直流侧的并网功率控制策略。为弥补氢能动态响应慢的特点,设置控制信号的优先级:超级电容器>氢储能系统。利用信号转换模块选择工作模式,降低超级电容器的退运概率,保证电解槽恒功率运行。系统各单元通过功率控制策略和DC/DC变流器控制,平衡直流母线上的功率波动,利用DC/AC并网逆变器汇入低压交流网络。在电网冲击、负载波动及风速出力不均的情况下,满足负载要求,实现柔性并网,同时有效解决风机弃风问题。通过仿真证明了模型及其控制策略的有效性。     

阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究

针对微风、弱光条件下,风能、太阳能发电系统中储能设备效率低的问题,提出超级电容器阶梯式快速储能模型,并以超级电容器和锂电池为基本储能元件设计了阶梯式快速混合储能系统。基于超级电容器快速充放电的特点,将多个超级电容器串联,设计了一种阶梯式快速储能设备。利用锂电池能量密度大的特点,将阶梯式快速储能设备与锂电池结合,设计实现了一种阶梯式快速混合储能系统。该系统可实现充电、控制、保护和显示等功能。经过试验验证,该系统可解决风力、光伏发电机在微风、弱光状态下,电池低电压运行的储能问题,有效提高了微能的利用率。     

基于混合储能平抑风电波动的负反馈分层模糊控制策略

为平抑风电功率的波动,满足安全友好的并网要求,本文控制策略首先利用小波包分解算法将风电厂发出的一段原始有功功率按不同频率分解,分别分解为不同频率等级的功率曲线,改进了负反馈的模糊控制方法,利用分层模糊控制使得超级电容器、蓄电池以及燃氢燃料电池制氢系统之间联立和互补,充分发挥了不同储能器件各自的特性,扩展了储能容量,增强了平抑风电波动的效果。     

风电-氢储能与煤化工多能耦合系统及其氢储能子系统的EMR建模

为了提高风电消纳能力、减少煤化工对环境的污染,提出以氢储能技术为媒介将风电和煤化工进行整合.构建了风电-氢储能与煤化工多能耦合系统基本架构,将电网不能消纳的富裕风电通过电解水制氢储能;储存的氢气除供给煤化工使用以简化其生产流程外,还可在需要时用于发电以平抑风电对电力系统的安全稳定运行的掣肘;针对多能耦合系统中的氢储能过程,利用宏观能量描述法(EMR)建立了氢储能系统模型,揭示了制氢系统中的能量传递或转换机制;并基于反转规则建立了氢储能系统的控制结构,初步构建了调整系统功率流和氢气流的控制策略.最后,基于MATLAB/Simulink搭建了多能耦合系统中氢储能系统的仿真模型并进行了仿真实验.结果表明,氢气储能系统可以在0～100％额定功率范围内自适应风电功率的随机、间歇和波动等特性,验证了所提多能系统的基本思路和所建立的氢储能系统仿真模型的正确性.     

直流系统混合储能研究

分析了电力工程直流系统的重要性和现存的问题,利用新兴储能器件——超级电容器,提出了一种混合储能的直流系统实现方案。并给出了该方案的电路拓扑、工作原理、数学模型分析和仿真分析,研究表明,该方案利用超级电容器功率密度大、循环寿命长、温度性能好等优点,能够彻底解决直流系统常年运行内阻增大容量降低功率输出能力不足的问题,缓解直流系统使用寿命短、运行环境温度要求苛刻、维护麻烦运营成本高等问题,提高了直流系统的安全性和可靠性,从而为电力系统安全运行提供有力的保障。     

基于超级电容器的混合储能在直流微电网中的应用

针对直流微电网中对母线电压稳定性的要求及蓄电池的性能缺陷,采用超级电容器与蓄电池有机结合的混合储能系统;分析了混合储能系统的结构,改善储能系统的性能,提高其响应速度及抗冲击能力;设计了混合储能系统的输出特性,使其在孤岛状态能有效的控制母线电压,最后在matlab/simulink中搭建了系统的仿真模型,对微电网并网转孤岛运行进行分析,仿真结果表明了混合储能系统的有效性。     

光氢混合发电系统功率协调控制

结合绿色、高效的氢储能方式,提出了光氢混合发电系统功率协调控制策略。氢储能主要包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池,考虑到实际燃料电池和电解槽自身动态响应速度慢的特性,采用功率密度高、暂态性能好的超级电容器来弥补氢储能装置动态响应过程中的不平衡功率。光伏、超级电容器及氢储能各单元通过DC/DC变换器及功率协调控制策略,汇集与分配电能到直流母线,利用DC/AC并网逆变器接入交流系统。通过算例仿真分析,验证了所提协调控制的正确性和有效性。     

风-氢混合能源系统

风力发电已经进入大规模商业开发阶段,氢能源广泛应用也日趋可能,而风-氢混合能源系统正是这两种绿色能源系统有机结合的产物。文章介绍了这种系统的概念、原理、系统结构、分类及其技术经济特点,对系统的研究现状、经济技术可行性和目前存在的问题进行了全面的分析与评估,并展望了该类能源系统的应用前景。     

基于小波包混合储能系统的风功率波动控制策略

随着风力发电的发展,风电波动带给电网的影响越来越明显,平滑风电出力显得很重要。针对风电功率波动特性,提出基于小波包分解法,得到风电并网功率、混合储能系统参考功率和充放电状态。结合蓄电池和超级电容的荷电状态,提出了能量管理协调控制策略,实现了储能系统内部功率修正,算例结果表明:能量管理协调控制策略能完成混合储能系统内部功率最佳修正,且可以有效的平滑风电出力。最后以实际风电数据为依据,在MATLAB中建立了数学仿真模型,证明了该控制策略的有效性。     

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。     

基于微型压缩空气储能的混合储能系统建模与实验验证

微型压缩空气储能是一种新型的储能技术,可以与飞轮等组成混合储能系统。文中介绍了基于微型压缩空气储能的混合储能系统的结构及工作原理,根据现有设备的实验结果提出了压缩空气储能原动部分的数学模型,包括压缩空气压力、温度、阀门、透平等环节,并通过拟合的方法进行参数辨识。最后,搭建了混合储能系统的仿真算例,并通过仿真与实验数据的对比验证了模型的适用性和有效性。     

适用于风电功率调控的复合储能系统及其控制策略

复合储能系统能够发挥不同储能方式的优势,有效提高储能系统的综合性能。针对并网风电功率调控目标,考虑不同储能方式的特性,构建一种基于蓄电池和飞轮储能的复合储能系统结构和数学模型,并重点研究其控制策略。通过合理设计中央管理层的控制策略,可以保障复合储能系统安全稳定运行,并对其吞吐功率进行优化,从而能够提高风电功率的调控效果;对于储能单元控制器,提出了蓄电池的功率和能量两种激活模式,并结合多模态电流滞环控制方法,实现功率在复合储能系统的各储能单元间合理流动。仿真结果表明,所提复合储能系统及其控制策略是可行有效的。     

碳中和愿景下考虑电氢耦合的风光场站氢储能优化配置

由于新能源出力具有波动性和间歇性,其直接接入电网会影响电力系统的安全稳定。为促进可再生能源消纳,可通过发展电氢耦合的氢储能系统解决此问题。为此,针对发电侧新能源风光场站的氢储能容量优化配置问题,以氢储能投资成本最小、系统累计跟踪计划误差最小和二氧化碳减排量增量最大为目标,以场站弃电率和实际场地面积为约束,构建了氢储能多目标优化配置模型。采用带精英策略的非支配排序的遗传算法和熵权法相结合的综合算法求解模型的最优折衷解。最后,以中国甘肃某风光场站为例,验证了所提模型与算法的有效性。结果显示:面向200 MW光伏和400 MW风电的可再生能源基地,200 kW电解槽、6 kg储氢罐及200 kW燃料电池的最佳配置数量分别为268、291和222个,所提氢储能系统积极响应了调度指令并大幅度降低了弃电率。     

用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计

储能技术是进行风电功率调控的有效技术手段之一,针对平抑风电波动功率的需求,提出一种基于蓄电池和超级电容器的新型混合储能系统.通过充放电控制器的合理设计,实现了储能元件充放电全过程的精确管理,延长了使用寿命;同时能够提供稳定的直流输出电压.针对该系统的控制系统设计,提出一种双层控制模型,并建立专家信息库.根据实时风电功率及储能元件的荷电状态,在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库,可得到充放电控制器相应的控制算法,简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑,缩短了控制时间.仿真分析表明,所提出的混合储能系统结构及其控制系统是切实可行的,可广泛应用于风电场,承担风电功率平抑的任务.     

基于快速储能的风电潮流优化控制系统

风电功率的间歇与波动致使电场容量可信度低、可调度性差;同时易引起局部电网的电压不稳、频率波动,影响了系统的电能质量及稳定性。针对此现象,将超级电容器与蓄电池组成快速储能装置,用于风电的潮流优化控制。采用三重双向直流变换电路控制储能元件间的功率流动;采用四象限交直流变换电路控制储能与电网间的能量交换。提出基于超级电容器电压低频波动抑制的功率分配方法,可显著减少蓄电池的充放次数;提出基于储能元件荷电状态的储能能量调整规则,可避免储能元件的过充和频繁深度放电,以优化其功率调节能力。实验结果表明,系统可实现2种储能元件的优势互补,能有效平滑调节风电注入电网的有功功率,并实时补偿控制风电接入点的无功功率。     

零碳园区电氢混合储能系统多目标优化配置

随着氢气生产和储存技术的快速发展,开发氢气储能系统(hydrogen energy storage systems, HESSs)将给能源和电力系统结构带来根本性变化。HESSs和电池储能系统(battery energy storage systems, BESSs)相结合进行协调优化可以解决多种能源供需之间的不平衡,并提高能源效率。为确保BESSs和HESSs规划的有效性,以最小全生命周期成本(life cycle cost, LCC)、系统网损、联络线交换功率偏差、负荷波动以及电压波动为目标,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II, NSGA2)求解储能系统(energy storage systems, ESSs)选址定容规划方案的Pareto非支配解集。并利用基于熵权法(entropy weight method, EWM)的灰靶决策在Pareto非支配解集中选取最佳折中解。另外,通过模糊核C-均值(fuzzy kernel C-means, FKCM)聚类算法获取源荷典型运行场景集,并基于扩展的IEEE-33节点系统进行仿真分析。仿真结果表明:NSGA2算法不仅实现了电-氢混合储能系统LCC最小,且其电压质量、功率稳定性、网损与负荷波动也显著优于对比算法。