基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。     

基于加速时间预测的现代有轨电车储能系统能量管理与容量配置优化研究

电池寿命过短和配置空间有限是现代有轨电车储能系统应用存在的重要问题,给其能量管理策略和容量配置方法的设计带来了挑战。该文首先对影响电池寿命的因素进行了分析,建立了寿命估计模型。针对电池与超级电容混合储能系统,提出了基于加速时间预测的能量管理策略:根据车辆加速时间计算超级电容的实际可用功率,进而决定电池和电容的功率分配。该策略基于有轨电车运行周期性确定加速时间预测窗口,并充分考虑超级电容放电时间。仿真和实验验证了该策略具有充分利用超级电容能量和减弱电池寿命衰减的良好效果。同时,分别基于基本阈值策略和加速时间预测控制策略进行优化容量配置,分析不同控制策略对容量配置结果的影响。结果表明该文的策略通过降低超级电容的配置要求以及延长电池寿命实现了全寿命周期成本的降低。     

独立光伏发电系统的能量管理控制策略研究

针对含混合储能的独立光伏发电系统的安全、稳定运行要求,提出一种新的能量管理控制策略。该控制策略在锂离子电池、超级电容分别补偿功率波动低频、高频分量的基础上,增加了锂离子电池的充放电均衡控制。低通滤波单元使得混合储能装置在快速平衡太阳能电池与负载之间的功率差值的同时平滑锂离子电池功率波动。电池均衡策略使锂离子电池单元根据荷电状态自行调节充放电速率,在运行中不断缩小电池电量之间的偏差。仿真验证了所提能量管理控制策略的有效性和可行性。     

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于遗传算法的电动汽车HESS功率优化分配

针对电动汽车锂离子电池和超级电容的混合储能系统不同工作模式的功率最优分配困难的问题,提出基于遗传算法的混合储能系统能量功率的最优分配策略。对储能系统的不同工作模式进行分类管理,建立能量管理系统输出功率与需求功率误差最小的目标函数。采用遗传算法求解目标函数,获得锂离子电池和超级电容的出力系数,进而优化功率分配。最后,搭建混合储能系统仿真模型和实验台进行仿真和实验,结果表明,在EUDS和UDDS路况下,与传统滞环控制相比,采用遗传算法优化的能量管理总损耗降低1.2%和0.9%。     

可调度光伏电站中混合储能容量的优化配置

目前的光伏电站多不经调度控制直接并网,但随着光伏发电渗透率的增加,不可控的光伏电站并入电网终将影响电网运行。提出在光伏系统中加入电池和超级电容的混合储能系统,使并网光伏电站可调度,并解决了单一储能方式无法兼顾快速性和持久性的功率需求问题。采用超级电容的电压控制策略,实现了电池和超级电容的功率交换,有效减少了电池的充放电循环次数,提高了电池使用寿命。利用HOMER软件,采用统计学方法,实现了在并网光伏电站可调度下的容量优化配置,使系统总成本最低。通过某地区实例,仿真验证了方法的正确性,并对光照强度和电池寿命进行了敏感性分析。     

基于混合储能荷电状态的光伏直流微网系统能量分配策略

针对混合储能系统在平抑光伏波动以及负荷投切时荷电状态(SOC)易越限问题,提出一种基于混合储能SOC的多模式协调控制策略。在传统低通滤波功率分配的基础上,提出一种基于超级电容荷电状态的动态功率修正策略,使超级电容出力后SOC向安全状态恢复;同时,为避免蓄电池频繁切换充放电状态,在其响应环节加入优化后的延时控制。此外,根据光伏出力情况、混合储能SOC,设计出满足直流微网系统动态平衡的六种运行模式,实时调节各储能单元出力情况。在MATLAB/Simulink中搭建了光伏直流微网混合储能系统仿真模型,仿真结果表明所提策略在各工况下均能稳定运行,有效延长了储能介质使用寿命。     

风电场混合储能系统优化配置方法

以钒电池VRB(Vanadium redox flow battery)和超级电容SC(supercapacitor)组成的混合储能系统为对象,建立了混合储能系统优化配置模型,研究用于平抑风电场功率波动的混合储能系统容量配置问题。结合专家系统和改进遗传算法提出了一种混合储能系统优化配置方法。首先,以电网节能和电压稳定为指标建立了风电场目标输出曲线;再将基于专家系统的协调控制策略引入改进的遗传算法中,得到混合储能系统的优化配置结果;最后,对典型日风电场出力下的钒电池和超级电容的工作情况进行分析,得到了专家协调控制策略具有延长钒电池寿命的结论,并验证了配置方法和模型的正确性。     

基于列车运行工况的城轨地面式混合储能系统控制策略研究

电池/超级电容混合储能系统兼具功率密度大和能量密度高的特点.根据城市轨道交通实际线路条件和运行状况,建立仿真模型.通过分析不同发车间隔下剩余再生制动能量的分布和混合储能系统功率分配策略对系统的影响,考虑到电池和超级电容两种储能元件的特性不同,提出基于列车运行工况的动态比例分配策略.该控制策略分为充电模式和放电模式.在充电模式下,通过判别列车运行工况调整功率分配比例,减少电池的使用,提高装置寿命与节能效果;在放电模式下,功率分配比随电池荷电状态动态调整,防止电池过充、过放.最后给出了北京地铁实际线路参数下2MW混合储能系统的仿真结果,验证了该策略的有效性.     

独立光伏系统的超级电容和蓄电池混合储能系统研究

对于独立光伏发电系统,通常需要储能系统来保证供电的稳定性和持续性。为了吸收光伏电池发出的脉动功率,从而抑制直流母线的电压波动,并满足向负载提供短时大功率的需求。提出了采用超级电容器和蓄电池混合储能方案,并进行了充放电仿真分析,验证了超级电容的蓄电池充放电特点,提出了充放电控制策略。     

基于SOC实时反馈的HESS平抑光伏功率波动策略

采用铅酸电池和超级电容器构成的混合储能系统(HESS)平抑光伏功率波动,并根据铅酸电池与超级电容器特性的不同,提出基于小波包分解的HESS控制策略,实现原始功率的初级分配。针对上述分量波动大、正负变化频繁的问题,采用模糊控制对储能装置的功率参考指令进行修正。基于卡尔曼滤波实时监测储能装置的荷电状态(SOC),合理控制储能装置的充放电,延长储能装置使用寿命。在Matlab/Simulink中搭建光伏混合储能系统仿真模型,对提出的协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提协调控制策略可行。     

光伏发电系统混合储能功率分配控制策略

针对光伏并网发电系统中的功率波动,可通过蓄电池与超级电容组成的混合储能装置进行补充,但混合储 能装置存在储能单元容量有限引起的过充过放等安全问题,为此提出了一种考虑蓄电池和超级电容双SOC混合储能 功率分配协调控制策略.该策略首先利用二阶低通滤波器对不平衡功率进行初次分配,再将超级电容和蓄电池的SOC 划分为９个工作区域,根据不同工作区域进行二次功率分配.仿真结果表明该策略能有效解决储能单元过充过放等 问题.     

面向光储泵提水系统的多端口变换器

针对光储泵一体化提水系统，提出一种新的部分隔离型多端口变换器。原边利用同步Buck电路与移相全桥电路并联的方式，接入超级电容和储能电池，并通过移相全桥超前桥臂的复用接入光伏；副边采用同步Buck电路实现水泵的变压恒速控制。然后，设计混合控制策略，利用电压比较器实现光伏最大功率跟踪和储能电池限压控制的自适应切换，并采用超级电容功率控制的方法抑制负载转矩和光伏发电的高频功率波动。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计多端口变换器的有效性和适用性。     

Cuk变换器在独立光伏发电系统抗扰性优化中的应用

在蓄电池／超级电容混合储能独立光伏发电系统中,为了减小系统体积及提高系统抗扰性,采用单向Cuk变换器代替传统Boost变换器实现光伏电池最大输出功率点追踪,采用双向Cuk变换器代替传统Buck／Boost双向变换器连接储能系统与直流母线。系统仿真分析结果表明,当光伏电池输出功率波动及负载发生突变时,在稳定母线电压及平抑负载功率波动方面,Cuk变换器均有明显优势。     

光储联合发电系统中混合储能的功率协调控制

针对光储联合发电系统中的混合储能,基于频率协调,给出了一种电池和超级电容的功率分配控制方法,记及储能的荷电状态(State of Charge,SOC),提出了多储能单元的出力分摊方法。基于频率协调控制,利用电池和超级电容平抑光伏出力的中频和高频分量,控制光储联合系统输出功率的带宽,降低光伏对电网的冲击。基于SOC的功率协调控制,分配光储联合发电系统中多个储能单元,按照其可用容量合理分担出力。使光储联合发电系统工作于电网调度模式和光伏平抑模式,利用PSCAD/EMTDC验证了所提协调控制方法的有效性和可行性。     

平抑光伏系统波动的混合储能控制策略

蓄电池/超级电容混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度以及超级电容高功率密度的优势,适应用于微网。在Buck/Boost双向功率变换器与直流母线相连的独立光伏微网中,提出一种将储能系统总负荷功率滤波后,采用电流滞环控制蓄电池的充放电、超级电容提供差值功率的新型能量管理方案,以优化对混合储能系统的管理。为平抑光伏出力波动,实现对直流母线电压的控制,针对超级电容的Buck/Boost双向功率变换器,在电压电流双闭环基础上,利用输入电压、负载电流前馈环消除了二者的变化对输出电压的扰动,提高了系统的动态响应速度与控制精度;利用电容电压前馈环消除了由于负载电流大小及方向的改变对系统闭环极点变动的影响,提高了系统的稳定性。仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

基于总体平均经验模态分解的混合储能系统协调优化控制

由于光伏发电具有较强的随机性和波动性,利用储能系统能够有效平抑光伏功率的波动。该文提出了基于总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的混合储能协调优化控制方法。首先,根据光伏并网波动率限制要求调整EEMD的滤波阶次k1,将光伏功率分解为高频分量和低频分量,然后,将分解后的低频分量作为光伏电站的并网功率实现光伏功率的平滑控制。为了提高混合储能系统使用寿命,根据电池和超级电容器的荷电状态(state of charge,SOC)对滤波阶数k_2进行调整,实现电池和超级电容器之间的能量分配。根据电池和超级电容器的充放电优先级规则,实现超级电容器和储能电池之间的功率最优控制。通过仿真实例验证了本文方法的有效性和正确性。     

光伏电池-超级电容器件最大功率跟踪控制

针对光照强度变化导致传统光伏电池出力短时波动的问题,此处基于光伏电池-超级电容器件(PCSD)的电气特性,提出基于改进细菌觅食优化算法(BFOA)的PCSD最大功率跟踪控制方法。首先,提出考虑光伏电池光照强度和超级电容荷电状态(SOC)两个影响因素的模糊控制策略,协调光伏电池出力和超级电容充放电。在此基础上,将模糊控制优化输出的调整系数用于改进BFOA,实现PCSD的最大功率输出。Matlab/Simulink仿真结果表明,改进的BFOA能够快速跟踪PCSD最大功率点,实现光伏电池发电与超级电容储能充放电的自适应控制,减小光伏电池输出功率波动。     

蓄电池与超级电容混合储能系统协调控制策略

针对混合储能系统功率分配、母线电压补偿以及超级电容荷电状态(SOC)恢复问题,提出了一种混合储能系统协调控制策略,采用下垂控制和虚拟电压源,实现混合储能功率分配、超级电容荷电状态恢复以及母线电压补偿,并且消除了超级电容SOC恢复对混合储能瞬时功率分配产生的影响.最后,利用MATLAB/Simulink进行混合储能系统的...