计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

风-蓄混合发电对孤立系统稳定性的影响

由于风能的波动和负荷的扰动,在孤立系统中需要电池储能系统(BESS)来保证其电能的稳定性。钠硫(NaS)电池因其自身的特点十分适宜这类应用,并经由功率调节系统(PCS)接入风-蓄电池混合发电系统。PCS通过有功、无功功率的双向交互来平滑系统功率。分析了NaS电池的特性,提出了PCS的运行原理,建立了风-蓄混合发电系统基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,并设计了实验样机。仿真和实验结果表明,在风速变化和大电机启停的情况下,该系统能保证整个孤立系统电压和频率的稳定性。     

风-储联合发电系统容量优化配置及其影响因素分析

为减小风电场输出功率波动对电网的影响,以电池-超级电容组成的混合储能系统为基础,采用风电并网功率波动约束的小波包自适应算法将风电功率分解为低频和高频分量,并分别作为风电并网期望功率和混合储能系统的功率指令;同时通过加入小波包能量谱函数,确定了混合储能平抑的高频与次高频功率指令最优分界点区间,减少了计算分界点的迭代次数.在对储能系统的经济性进行了详尽分析的基础上,建立了储能参与平抑风电场功率波动的成本-效益模型.最后以实际风电场为例,分析了不同工况下储能平抑功率波动的容量配置规律,为储能在风电并网规划建设中提供了参考.     

钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究

由于风电的随机波动性,大量风电的并网给电网带来了影响,利用储能系统平抑风功率波动的研究变得愈加重要。以钒液流电池（Vanadium Redox Flow Battery,VRFB）为储能元件研究其风电平抑控制策略,建立反映VRFB充放电特性的仿真模型。以钒氧化还原液流电池电化学交流阻抗等效电路为基础,对等效电路重要参数的变化规律做了分析与简化,建立了反映钒液流电池充放电特性的数学模型。以AC/DC变换器的功率解耦控制为基础,建立了基于VRFB储能系统的平抑风电波动控制策略。以某风场的实测风速数据和1.5 MW双馈电机为例,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,验证了控制策略的有效性和可行性。     

钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究

由于风电的随机波动性,大量风电的并网给电网带来了影响,利用储能系统平抑风功率波动的研究变得愈加重要.以钒液流电池(Vanadium Redox Flow Battery,VRFB)为储能元件研究其风电平抑控制策略,建立反映VRFB充放电特性的仿真模型.以钒氧化还原液流电池电化学交流阻抗等效电路为基础,对等效电路重要参数的变化规律做了分析与简化,建立了反映钒液流电池充放电特性的数学模型.以AC/DC变换器的功率解耦控制为基础,建立了基于VRFB储能系统的平抑风电波动控制策略.以某风场的实测风速数据和1.5 MW双馈电机为例,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,验证了控制策略的有效性和可行性.     

具备荷电状态调节功能的储能系统实时平滑控制策略

利用电池储能系统平滑风电功率波动可以提高风力发电站功率输出的稳定性。针对风电出力的随机性特别是骤变情况,提出一种基于加权移动平均滤波算法的储能系统平滑控制策略。该方法根据风电功率的波动程度与当前储能系统的荷电状态(state of charge,SOC),通过实时调整权重系数和滤波带宽有效平滑风电功率的骤变。为了维持SOC在合理水平,在综合考虑各种约束条件后,该文采用模糊控制法设计了能够根据实时情况自动调节储能电池SOC的控制策略。算例结果表明,该文提出的控制策略在维持SOC合理水平前提下能有效平滑功率波动;同时,该文方法基于的在线信息使其具有实时应用前景。     

适应多类型电网故障的储能系统预测电流控制与LVRT策略

为了实现储能装置的功率转换系统(Power Conversion System,PCS)在电网发生对称和不对称故障时的低电压穿越LVRT(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制,考虑到目前PCS控制方面的不足之处,通过分析预测电流控制原理,推导α-β坐标系中PCS瞬时功率方程,设计了一种电网故障情况下PCS的LVRT控制策略。建立基于PSCAD的84 kW储能电池PCS系统,针对电网多类型故障进行仿真;在已有控制策略经过仿真验证之后,又将该策略移植到硬件设施中进行实验。仿真结果表明,该控制策略可以有效实现储能系统的低电压穿越功能。     

考虑风储联合运行系统经济性的储能配置优化

为解决大规模风电并网的功率波动问题,在考虑风储联合运行系统经济性的基础上,结合风电出力波动性和电池储能系统自身运行约束,运用粒子群算法进行储能配置优化。以某风电场为例,根据风电实际输出确定合理的平抑目标,再进行最优储能容量配置。结果表明,风电功率波动得到了明显抑制,同时风储联合运行系统的经济性显著提高,验证了该储能配置方法的可行性和有效性。     

大规模电池储能系统PCS拓扑结构分析

风电和光伏本身固有的间歇性、波动性在规模化并网后会对电网的安全稳定运行带来不利影响。随着风力发电和光伏发电的快速发展,这个问题日益突出,因此大规模电池储能系统相应技术研究十分重要。能量转换系统（power conversion system,PCS）是电池储能系统的一个重要组成部分,分别对PCS的2个组成部分--变流器和滤波器进行比较分析。结合现有电池技术,认为与传统的包含DC/DC和DC/AC环节组成的变流器相比,仅含有DC/AC环节的变流器与由Z源网络和DC/AC环节组成的变流器,具有能量转换效率更高、控制更简单的特点;与传统L滤波器和LC滤波器相比,LCL滤波器可以更好地抑制高次谐波,有效地降低电感的值,提高系统的动态性能,并且受电网的影响较小;提出了2种新的PCS拓扑结构。     

大容量电池储能系统PCS拓扑结构研究

适应风力、光伏等新能源的发展,大容量电池储能系统研发十分必要,而能量转换系统PCS是电池储能系统的一个重要组成部分。为此介绍了两种主要的PCS拓扑结构,并对研究争议较大的DC/DC环节的结构、特点进行了比较分析,结论为:含DC/DC、DC/AC环节的PCS装置的电池储能系统适合于配合新能源的接入;隔离型或非隔离型DC/DC变流器各有优缺点,可视具体情况加以选择;各种复合型DC/DC的拓扑结构的特性及应用研究是大容量PCS装置研发的重要方向。     

带储能系统的级联多电平逆变器的研究进展

大规模风电等新能源的接入给电网带来了一系列问题,而储能技术是解决新能源并网的有效方法之一。文章首先对储能装置在接入CMC/ESS(Cascaded Multilevel Converter In Energy Storage System)直流侧的拓扑结构进行归纳总结,并对级联多电平型PCS的拓扑结构进行了总结分析;然后对CMC/ESS在风电中的主要应用情况和控制策略的研究进展情况进行了归纳总结与分析。在此基础上,针对CMC/ESS研究中储能装置的选择、控制策略、级联多电平拓扑结构等问题提出了研究建议,可为更好地研究和利用级联多电平储能系统改善风电并网运行特性提供一定的借鉴。     

电池储能系统平滑风电功率控制策略

风电功率具有随机性与波动性,为减小风电功率波动对电网带来的不利影响、减小风电功率分钟级的波动量,采取一阶低通滤波器并利用电池储能系统对风电功率进行平滑控制。根据风电功率的平滑效果,选取合适的平滑时间常数,分析储能容量与平滑时间常数之间的关系,并根据单位储能平滑率选取合适的储能平滑时间常数,可为风电场通过配置储能系统平滑风电功率提供参考。     

基于温控负荷的孤岛微电网建模与控制

针对风能的随机性和不确定性,在综合考虑需求侧作用机理和储能系统的协调作用下,纳入需求侧响应,建立孤岛微电网的模型。储能系统采用电压-频率控制实现孤岛微电网的电压和频率稳定,采用功率-无功功率控制实现风电机组的最大功率跟踪控制;考虑用户的选择意愿,以冰箱为例,提出一种适用于温控负荷的变参与度控制策略,协同储能系统进行孤岛微电网的功率控制。基于MATLAB/Simulink环境,建立了含有风电电源、储能系统及冰箱的孤岛微电网模型。仿真结果验证了控制策略的可行性,并在保证用户用能舒适的同时,有效减小对储能装置的容量需求。     

Combining the Wind Power Generation System With Energy Storage Equipment

With the advancements in wind turbine technologies, the cost of wind energy has become competitive with other fuel-based generation resources. Due to the price hike of fossil fuel and the concern of global warming, the development of wind power has rapidly progressed over the last decade. The annual growth rate has exceeded 26% since the 1990s. Many countries have set a goal for high penetration levels of wind generation. Recently, several large-scale wind generation projects have been implemented all over the world. It is economically beneficial to integrate very large amounts of wind capacity in power systems. Unlike other traditional generation facilities, using wind turbines presents technical challenges in producing continuous and controllable electric power. A distinct feature of wind energy is its nature of being “intermittent.” Since it is difficult to predict and control the output of wind generation, its potential impacts on the electric grid are different from the traditional energy sources. At a high penetration level, an extrafast response reserve capacity is needed to cover the shortfall of generation when a sudden deficit of wind takes place. To enable a proper management of the uncertainty, this paper presents an approach to make wind power become a more reliable source on both energy and capacity by using energy storage devices. Combining the wind power generation system with energy storage will reduce fluctuation of wind power. Since it requires capital investment for the storage system, it is important to estimate the reasonable storage capacities for the desired applications. In addition, an energy storage application for reducing the output variation during the gust wind is also studied.      

风光互补可再生能源发电的综合效益优化研究

在可再生能源发电系统中,为平缓系统输出功率的波动,使其可控性和稳定性更强,普遍利用储能系统作为能量缓冲装置.由于储能装置的资金投入与其容量基本上成正比,合理评估计算储能容量对于整个系统的综合经济效益较为重要.提出利用太阳能和风能的互补性,组成风光互补系统,基于频谱分析,对风、光的能量配比进行仿真计算.结合实测数据,确定了风、光最佳能量配比,减小了对储能系统的容量要求.可以优化风光互补系统的综合经济效益,为今后风光互补系统的设计提供参考.     

基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控制

随着风电装机容量的不断提高,风电输出功率的波动性给电网带来的不利影响越来越得到重视。文中介绍一种基于超级电容储能的风电场功率调节系统,利用超级电容器组作为储能元件,平抑风电场有功、无功功率波动,维持风电场输出端电压,降低风电场对电网电能质量的影响。基于功率调节系统的结构特点和工作原理,提出了一种网级控制、超级电容能量管理和变流器控制相结合的控制策略,并建立了变流器的动态小信号模型,进行了环路控制器设计。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对系统的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

风储联合系统调频控制策略研究

风力发电作为一种可再生能源发电在电网中的渗透率逐年升高,其具有的随机性、波动性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来了不利影响。与此同时,储能技术在近年来得到大力发展,其快速性和大范围吞吐性可以弥补风电机组单独运行时所带来的不利影响。首先对风电和储能系统的输出特性进行分析。其次针对风电并网发电在遇到频率波动时不具备惯性的问题,提出了应用储能补偿系统惯量,利用频率变化率作为反馈输入并调节惯量常数K,使风储联合系统作为一个整体对外提供有功功率参与电网调频,再利用Matlab/Simulink仿真验证了本文所提出控制策略补偿系统惯量的有效性。最后仿真对比风电机组单独参与电网调频与风储联合系统调频控制策略,得出风储联合系统参与电网调频的优越性。     

平抑风电场功率波动的储能容量选取方法

风能的间歇性和波动性给风电大规模并网带来了不利影响,在风电场出口处安装储能系统可以有效调节并网功率的变化率,提高风电场并网运行的稳定性。分析了基于低通滤波原理的储能系统平滑时间常数和平抑效果关系,给出了一种新的平滑时间常数选取方法和基于正态分布的储能系统功率和容量的计算方法,在满足我国风电并网标准的条件下,尽可能地减小储能系统规模,并利用实际风电场数据加以分析验证。