A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

独立光伏供电系统中多储能单元协调控制策略的研究

文章提出了一种由超级电容器和多个蓄电池储能单元组成的混合储能系统,并将该储能系统应用于独立光伏供电系统。其中,多个蓄电池储能单元能够增大混合储能系统的容量,并提高供电系统的可靠性。由于不同的蓄电池储能单元的荷电状态存在差异,因此,提出了一种改进SOC下垂控制方法,并利用该控制方法实现了不同蓄电池储能单元传输功率的优化分配和SOC的动态均衡,优化了蓄电池储能单元的能量传输过程。超级电容器可以补偿光伏系统传输功率缺额的高频部分,减少蓄电池储能单元充、放电的次数,维持直流母线电压的稳定。文章通过仿真模拟,验证了所提出的控制策略能够优化各储能单元的运行状态,并有效地维持了光伏系统传输功率的平衡和直流母线电压的稳定。     

一种混合储能微电网离并网控制技术研究

微电网并网功率或本地负载突变时系统稳定性变差,文章采用超级电容和蓄电池混合储能提高系统稳定性。直流侧采用低通滤波为超级电容和蓄电池充放电的控制策略来稳定直流母线电压;交流侧采用离并网控制策略以保证逆变器平滑无冲击的离并网,使逆变器在并网运行时能够按照电网指令产生相应的有功功率和无功功率,孤岛运行时则可以保证电压质量且满足本地负载的功率需求。通过搭建硬件平台对以上策略进行了测试和验证。实验结果表明,文章方法能够有效提高系统的稳定性。     

基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究

针对并网光伏发电系统输出功率的波动,提出利用混合储能系统对功率进行平抑.介绍了光伏最大功率跟踪和并网逆变的控制,为实现发电和并网功率的匹配,考虑蓄电池和超级电容器各自特性的优势,对混合储能系统提出了三级式功率分配策略;通过设计相应的控制方法和以功率分配单元的输出功率作为参考值,混合储能系统控制变换器进行合理充放电.混合储能系统不仅保证了并网功率按计划运行,而且稳定了直流母线电压、满足了随机负荷供电.通过仿真验证,三级式功率分配策略有效,控制方法可行.     

考虑超级电容SOC的混合储能系统功率分配策略

为解决超级电容能量密度小、在运行过程中荷电状态(state of charge, SOC)容易越限的问题,对传统低通滤波法进行改进,提出考虑超级电容SOC的功率分配策略。该方法依据超级电容的SOC划分5个不同的工作区域,并以超级电容的SOC作为变量,在不同工作区域同滤波时间常数建立相应的函数关系,之后根据SOC的变化动态调整滤波时间常数,实现蓄电池和超级电容之间功率的合理分配,保证超级电容SOC维持在合理范围内。最后,在Matlab/Simulink中搭建相关模型并仿真验证所提方案的正确性和有效性。仿真结果表明,同传统低通滤波法相比,该方法可在平抑功率波动的同时,根据超级电容的SOC合理分配超级电容和蓄电池的功率需求,使超级电容的SOC自行恢复,防止其过充过放,提高了直流微电网系统运行的经济性和稳定性。     

平抑风电波动的混合储能协调优化控制方法

为充分利用混合储能系统的互补特性,提高混合储能系统的响应能力并防止其过充过放,有必要对混合储能的功率分配方案进行协调优化控制。采用一阶低通滤波作为风电平抑方法,根据不同时间尺度提出混合储能两级协调优化控制方法,在长时间尺度上采用模糊控制方法调整滤波时间常数,以蓄电池的荷电状态(state ofcharge,SOC)为优化目标完成对混合储能的第1级控制;第2级控制即在短时间尺度内采用功率转移使超级电容SOC处于活跃状态,实现功率的最终分配。通过算例系统仿真,验证方法的有效性。     

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。     

混合储能提高风出力预测精度研究

风气象信息精细化程度不够造成风电场风出力预测精度低,给电网调度增加了难度,采用储能装置可提高预测精度,但是合理又经济地配置储能容量较困难。文章提出在风电场中配置蓄电池和超级电容器混合储能系统,提高风电场日前预报精度;通过高通滤波器得到误差变化较快的成分,由超级电容器来弥补;由蓄电池来弥补剩余变化较慢的误差成分。综合考虑这些误差变化特点及储能充放电功率发生概率特点,合理选取储能额定容量,并且分别搭建了超级电容器和蓄电池储能系统模糊控制规则库,根据各自荷电状态SOC优化分配混合储能充放电功率。最后对新疆某风电场并入混合储能进行了仿真分析,结果表明:采用模糊控制策略的混合储能系统能够更显著有效地提高风出力短期预测精度。     

计及混合储能荷电状态的光伏直流微网功率分配策略

针对光伏直流微电网中光伏出力和负荷投切产生的功率波动,将锂电池和超级电容器构成的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）运用在直流微网中可以平抑系统功率波动和稳定直流母线电压。在考虑超级电容荷电状态（SOC）的二次功率分配的基础上,提出一种基于光伏单元,混合储能系统和负荷三者协调运行的控制模式。根据光伏电池出力情况和负载消耗功率的关系以及各储能单元间SOC的不同,将光伏直流微电网分为4种运行模式,实时调节各储能单元的出力情况,使系统各微源间的功率达到动态平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个含混合储能系统的光伏直流微网仿真模型,结果表明所提控制策略既能稳定运行在各种工作模式,又能保证直流微网系统稳定可靠运行的前提下优化各微源间的出力,验证了该控制策略的有效性和准确性。     

面向配电网优化的混合储能系统控制策略

文章提出一种面向配电网优化运行的混合储能系统控制策略。首先建立光伏-混合储能系统柔性并网模型,针对配电网"源-网"经济运行和节点电压优化目标,提出光伏-混合储能系统参与配电网优化运行策略,获得混合储能最优目标功率;然后根据荷电状态及其充放电状态,提出混合储能多目标分频和内部能量协调控制策略,合理分配蓄电池和超级电容器的充放电功率。仿真结果表明,该策略不仅可以有效实现配电网经济运行和节点电压越限治理,而且能够充分发挥不同储能介质的技术特性,延长混合储能系统的运行寿命。     

基于二阶滤波的混合储能系统能量管理控制策略

针对由超级电容器与蓄电池储能构成的混合储能系统,提出一种基于改进型二阶滤波功率分配的荷电状态（state of charge,SOC）恢复控制策略。首先,分析传统一阶低通滤波算法的功率分配过程,构造具有功率误差反馈环的二阶滤波传递函数,消除传统一阶低通滤波器在响应高频功率指令时的积分作用,改善混合储能系统对目标功率指令的跟踪控制效果。然后,以归一化后的混合储能系统SOC为控制指标,制定滤波时间常数新型调整规则,动态优化混合储能系统功率分配指令。仿真结果表明,该控制策略可有效平抑风电并网功率波动,最大化利用超级电容储能可用容量,同时延长蓄电池使用寿命。     

光伏发电系统输出功率特性分析及其平滑控制研究

为解决光伏发电系统受光照、温度等外部环境因素影响大、输出功率波动频繁以及并网电流谐波含量大等问题,在分析光伏并网发电系统输出功率特性的基础上,提出一种基于蓄电池和超级电容复合储能的并网功率平滑控制策略。详细分析不同光照、温度环境下系统输出功率的特性及其对电网的影响,给出复合储能型光伏并网发电系统的实现方案,并提出改进的系统并网控制方法,实现系统并网功率高、低频波动分量的平滑控制。仿真结果表明:该控制策略能有效平抑系统输出功率波动,同时降低并网电流的谐波含量。     

基于WPD-LPF和灰色关联度的混合储能平抑风电波动控制策略北大核心CSCD

为获取更多风电并网功率分量信息,降低储能配置需求,文章将WPD-LPF、灰色关联度以及模糊控制相结合,提出了风电并网功率获取和储能功率分配的方法。该方法首先利用小波包分解风电功率,获取低频、高频功率分量,以风电功率波动限值约束,采用低通滤波进一步分解高频功率分量,提取部分高频功率分量,得到风电并网功率由部分低频功率分量和部分高频功率分量组成。然后,采用灰色关联度聚类重构剩余的各高频分量,进而获得混合储能系统的功率曲线。根据超级电容的荷电状态,利用模糊控制对混合储能系统的功率进行修正,得到优化后的混合储能功率。最后,与其他风电平抑策略进行了对比,验证了文章所提方法的有效性和优越性。     

基于稳态功率修正的混合储能新型控制策略研究

超级电容在响应系统功率波动时,荷电状态与额定值相比会产生一定偏移。针对该问题,文章在直流母线电压变化率进入稳定状态后,提出了在蓄电池电流内环增加与超级电容实际荷电状态有关的扰动项,改变蓄电池及超级电容的参考电流,实现稳态下蓄电池对超级电容的功率修正,最终使超级电容的荷电状态自动恢复至额定值。将所提的基于稳态功率修正的混合储能控制策略应用于直流微网并进行仿真,结果表明,该策略能够增强混合储能可靠性,减少超级电容配置容量,提高微网的稳定性和经济性。     

基于混合储能的直流微电网孤岛运行控制策略研究

分布式能源越来越受到人们的重视,但由于分布式能源发电的不稳定性特点,也加大了大电网的波动风险。微电网能够弥补分布式电源的缺点,减轻大量入网对电力系统的影响。由于微电网运行中,负载不断变化导致母线电压波动,因此维持母线电压稳定,将有利于微电网平稳运行。为提高微电网的经济性与可靠性,采用锂蓄电池-超级电容混合储能系统,并针对混合储能系统的直流微电网孤岛运行策略进行研究。根据微电网储能系统、锂蓄电池储能和超级电容器储能等基本原理,针对孤岛运行模式下微电网母线电压波动及储能系统运行性能下降的问题,设计了一种基于混合储能的直流微电网孤岛运行状态下的控制策略。用电压电流双闭环的储能系统控制方式,以DC-DC变换器进行功率分配,锂蓄电池对低频部分功率进行补偿,高频部分功率由超级电容器补偿。同时该混合储能系统能有效减少锂蓄电池充放电变化,避免过充过放现象的发生。通过Matlab/Simulink软件搭建仿真平台进行仿真模拟,证实了所设计的控制策略在稳定母线电压,避免蓄电池频繁充放电及过充过放现象中具有良好的优化作用。     

基于IDA-PBC的混合储能虚拟同步发电机功率协调控制

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断升高,虚拟同步发电机(VSG)技术广泛应用于现代电力系统的调频控制中。为了模拟同步发电机的惯性与阻尼特性,VSG需配备储能单元。针对VSG中蓄电池与超级电容混合储能系统(HESS),提出了基于互联阻尼分配的无源控制策略(IDA-PBC),通过控制超级电容快速补偿VSG惯性模拟环节引入的功率变化,蓄电池响应VSG一次调频相对缓慢的功率需求,减少蓄电池功率波动。最后,在Matlab/Simulink环境下仿真验证了所提控制策略的可行性。     

带混合储能的微网并网控制策略研究

新能源发电的不确定性严重影响了电力系统的稳定。采用蓄电池单一储能的方式很难具有高功率密度、高效率、无污染等优点。为了克服蓄电池储能的缺点,文章将蓄电池和超级电容组成混合储能单元,利用高通滤波器将微网系统功率波动分为高、低频两部分,高频部分由超级电容直接吸收或释放,而低频功率分量与蓄电池、超级电容的剩余容量一起作为模糊控制器的输入,通过模糊规则的建立,求解出超级电容对低频功率分量的分担系数,进而计算出蓄电池和超级电容对系统功率的分担量。搭建仿真与实验平台,结果表明该控制策略充分利用了超级电容的容量,且能使整个微网系统高效稳定地运行。     

基于超级电容储能的风电并网功率调节控制系统

风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量产生影响,使用储能装置可以改善风电质量。通过在风电场并网的交流侧母线上并联超级电容储能单元,能实现对风电场功率的调节,减小功率的波动。文章设计了风电场并网及储能系统各部分的控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下创建了系统的仿真模型,验证了控制策略的正确性。仿真系统最终实现了电机侧变流器最大风能跟踪、电网侧变流器单位功率因数并网和超级电容储能单元对风电场并网功率的调节。     

风光储微网系统孤岛运行控制策略研究

文章建立了基于光伏发电系统、永磁同步风力发电系统以及混合储能系统的微网系统,主要对低压微网孤岛运行控制策略进行研究。针对传统单一主电源控制存在的缺陷,设计了由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统作为主电源,采用改进V/F控制策略,为微网系统提供电压和频率支撑,同时在微网系统频率波动时实现功率的快速跟踪;风力发电系统和光伏发电系统作为从电源,采用按最大功率跟踪输出的PQ控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了微网系统仿真模型并对不同运行工况进行仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的有效性,同时微网孤岛运行的可靠性和稳定性得到了提高。     

基于新型混合储能结构的独立光伏发电系统

针对独立光伏发电系统特殊的工作情况,提出一种基于新型双向Buck变换器的有源式混合储能方案。建立系统模型,给出系统能量管理和控制策略。仿真和实验结果表明:所提出的混合储能方案能充分发挥超级电容器的优势,有效改善蓄电池的工作状态,延长其使用寿命,特别适合于负载功率脉动频繁的独立光伏发电系统。