计及蓄电池使用寿命的热电联供型微电网经济优化

热电联供型微电网与当前能源互联网发展联系紧密,具有经济、节能、环保等优点。为了使热电联供系统的经济模型计算更加精确,文章在微电网经济调度优化模型中,考虑了蓄电池充放电深度和荷电状态SOC对蓄电池寿命的影响,利用加权吞吐量法计算其运行成本,建立了含风电机组、光伏电池、储能系统、燃料电池、空调机以及热电联供的并网型微电网系统的日运行成本优化模型,采用改进型遗传算法优化各微源出力,使其日运行成本最小。通过仿真算例,验证了考虑蓄电池使用寿命的微电网运行成本模型更符合实际运行工况。     

考虑需求侧管理的光伏微电网多目标优化调度方法

针对考虑需求侧管理(DSM)的光伏微电网优化调度问题开展研究。首先,在对典型光伏微电网结构和运行状态进行简要分析的基础上,以系统总运行费用和储能循环电量最小为目标,综合考虑功率平衡、储能系统荷电状态(SOC)、负荷可转移的时间范围等约束条件,建立在分时电价和DSM机制下的光伏微电网多目标优化模型;其次,针对模型具有多目标、多约束和非线性等特点,提出基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的优化求解策略。最后,在Matlab平台上对不同场景下的具体算例进行仿真分析,获得光伏微电网优化调度问题的多组Pareto最优解集。通过分析不同日照条件下的典型调度方案,验证优化模型的合理性和有效性。     

Research on optimal operation control based on the equivalent model of VRFB system

全钒电池的建模和运行参数是影响电池性能的重要因素,现有的等效电路模型往往由于缺乏和流体力学模型的耦合,无法研究流量对全钒液流电池性能和效率的影响,因而在实际项目应用中不够完善;另外纯粹的流体力学模型对于电池本身的电气特性过于简化,无法充分反映全钒液流电池系统的特性。因此本文利用钒电池基本原理和等效损耗建立了等效电路模型,根据机械损耗和钒电池结构参数,建立钒电池流体力学模型,根据搭建的钒电池系统等效模型分析电池运行参数对电池性能的影响规律。仿真分析表明,充放电期间的最优流量是关于荷电状态的函数,根据该现象利用流量随着荷电状态SOC的变化进行分段控制。通过仿真分析,根据SOC变化而分段控制流量的优化运行策略可以有效地提高钒电池效率。     

基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法

为了有效地提高锂离子电池寿命评估的准确性,延长储能系统在配电网中运行年限,文章提出了基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法。综合考虑不同放电深度对锂离子电池寿命影响,建立了锂离子电池的寿命衰退模型;确定了荷电状态(SOC)与健康度(SOH)的关联特性关系;提出了基于逆幂率方程的储能系统加速寿命试验方法;基于情景分析法对锂离子电池的可靠性进行了分析。研究结果表明,文章所提出的试验方法能够准确地对不同运行状态下的锂离子电池储能系统进行可靠性评估,保证储能系统并网运行过程中的调控准确性。     

直流微电网储能变流器动态下垂控制研究

考虑直流微电网功率分配和母线稳定性问题,提出一种基于储能电池荷电状态(state of charge,SOC)的储能变流器动态下垂控制方法,通过在下垂控制系数中引入储能电池实时SOC值,使负荷差额功率在并联储能电池之间根据自身SOC值进行动态分配,实现功率输出和SOC的均衡;并通过增加直流母线电压二次控制和补偿虚拟阻抗...     

基于鲁棒模型预测控制的智慧社区分层级多时间尺度协调优化调度

文章提出了基于鲁棒模型预测控制的分层级多时间尺度协调优化调度策略。该策略针对具有双级结构的智慧社区能源系统,包括日前全局优化调度算法和日内微电网并网功率控制方法。日内全局优化调度算法以可再生能源出力最大化下的网络损耗最小为优化目标,将微电网视为一个功率可控的节点,通过二阶锥规划方法求解非凸非线性规划问题。日内微电网并网功率控制方法采用考虑有界随机扰动及机会约束的鲁棒模型预测控制,为加快粒子算法的寻优能力和处理机会约束,提出了适于在线滚动优化的改进粒子群算法。通过算例仿真验证了所提出的分层级多时间尺度协调控制策略的可行性和有效性。     

储能电池组多阈值自适应聚类群组均衡控制

为降低储能电池组内各单体间不可避免的一致性差异,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法。首先,引入结构简单、控制简单、均衡功能完善的单电感储能均衡拓扑,并分析了其均衡原理和控制信号占空比设计过程;其次,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法,在引入自适应聚类均衡思想的同时,基于一致性差异较小的相邻单体建立群组均衡控制方法,实现均衡能量在包含不同个数相邻单体的电池群组间转移;最后,通过仿真实验,验证了所提多阈值自适应聚类群组均衡控制相比于基于极差的“单对单”均衡控制,在初始荷电状态(state of charge,SOC)分布中间高、两边低,两边高、中间低,均匀分布的情况下,在保证均衡效率的前提下,均衡速度分别提高了40.4%、24.6%和17.5%,并且均衡结束后各单体SOC相比于电池组平均SOC的离散程度更小。本工作创新了大数量单体构成的储能电池组的均衡思路,有助于改善储能电池组内各单体的一致性差异,提高其能量利用率及循环寿命,促进储能电池组的应用。     

基于SOC均衡的分布式电池储能系统协同控制策略

研究分布式电池储能系统的优化控制方法以及电池荷电状态（SOC）均衡策略,提出基于SOC均衡的协同控制策略。利用多智能体系统（MAS）理论,实现电池储能系统的协同控制,并采用多智能体分布式算法,实现功率指令的自适应分配,进而实现SOC动态均衡。针对传统多智能体算法收敛速度较慢的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的分布式算法,利用MPC对传统多智能体算法进行优化,提高收敛速度。最后利用实际储能功率数据进行仿真,验证了所提策略的有效性和算法在收敛速度上的优势。     

H桥级联电池储能系统四级均衡控制研究

针对H桥级联电池储能系统中电池均衡的问题,研究和设计四级均衡控制。在电池模块内,单体采用双向DC/DC进行模块-单体的能量转移实现模块内单体间的均衡;在同组的电池模块之间采用基于交流母线的双向AC/DC实现电池模块间的均衡;在同一相不同的储能单元间采用基于荷电状态(SOC)的比例功率分配控制实现同相内储能单元间的均衡;对于储能系统三相之间的不均衡采取零序电压注入法进行均衡控制。上述控制在南方电网深圳宝清电池储能站2 MW/10 kV H桥级联储能系统上应用并进行测试验证。     

基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路

针对单体电池串联成组使用时出现不一致性的问题,提出了一种基于双向DC-DC变换器的串联电池组主动均衡电路。使用双向DC-DC变换器将单体电池中的高能量输送到能量低的单体电池中,无需额外的存储组件来存储和传送能量,减少了能量损失,提高了均衡效率。根据电池开路电压（open circuit voltage,OCV）与荷电状态（state of charge,SOC）之间近似分段线性的关系,采用以电压和SOC双变量作为均衡策略,通过相互实时修正电压均衡和SOC均衡,使得电池组间能量动态趋于一致。最后通过搭建由4节单体电池组成的均衡电路实验平台,对提出的均衡电路和均衡控制策略进行有效性验证。     

考虑预测误差下孤岛直流微电网的经济调度策略

基于新能源发电单元的不确定性和电动汽车的灵活性,提出了一种最小化运行维护成本的孤岛直流微电网经济调度策略。建立了孤岛直流微电网的优化调度模型,该模型包含日前经济调度和日内调度两阶段。日前调度阶段以运行维护成本最小为目标调度可控单元,确定日内调度阶段可调负荷和电动汽车有序充放电功率;日内阶段考虑新能源发电的预测误差,以日内可调度单元偏离日前阶段最小为目标,引入神经网络模型,模拟日内新能源发电情况,得到日内调度结果,训练神经网络模型,日内调度根据日内新能源发电数据调度可控单元,实现孤岛直流微电网经济调度和电动汽车有序充电。通过算例,对比日后最优调度,验证了该调度策略的有效性和经济性。     

考虑电池储能寿命损耗的风光储微网随机日前调度策略

随着我国“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,以新能源为主的电力系统已经受到了广泛的关注,风光储微网就是其中的典型场景。研究电池储能的寿命损耗特性,建立精细的分段线性化电池储能寿命损耗模型。将建立的电池储能寿命损耗模型加入到风光储微网场景中,考虑储能技术在提高风光资源消纳率以及减少碳排放量方面的作用,以最小化微网和上级电网交互费用、弃风弃光成本、削负荷成本、碳排放成本以及电池储能寿命损耗成本为目标函数,对整个风光储微网的随机日前调度模型进行线性化求解。对风光储微网的调度模型算例分析表明,所提模型可以通过规范电池储能的充放电动作,有效提高电池的使用寿命以及提高风光储微网的经济性。     

含钠硫电池储能系统的微网多时间尺度能量管理策略

摘要： 针对包含钠硫电池储能系统的微电网,文中以微网运行成本最小化为目标,同时考虑钠硫电池的荷电状态和使用寿命,提出一种针对含钠硫电池储能系统微网的多时间尺度能量管理策略,分别对微网能量管理策略的日前调度和实时调度进行建模。最后以一个微网系统作为算例,通过日前调度结果和实时调度结果的比较分析可知,多时间尺度的能量管理策略可提高微电网运行效益,而实时调度计划基于超短期功率预测,可对日前调度计划进行较大程度的修正,保证微电网的经济优化运行。     

基于SOC的储能电池组均衡策略研究

针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反激变换器作为顶层均衡模块,底层和顶层模块的控制相互独立,有效地提高了整体的能量转换效率和均衡速度。在MATLAB环境下,搭建了仿真模型,并与传统的cuk电路均衡策略进行了对比仿真分析,验证了所提均衡策略的有效性。     

碳交易背景下的多微电网合作博弈优化调度

考虑在碳交易机制下进行能源交易的利益交互,结合多微电网系统（Multiple Micro-Grids System,MMGS）的电能合作运行关系,提出碳交易背景下的多微电网合作博弈优化调度模型。在MMGS内部微电网之间采用基于纳什议价的合作博弈模型,采用ADMM算法计算MMGS内部的最优交易电量和支付电价。结果表明：优化调度模型方法能够降低MMGS个体与群体的成本,有效均衡MMGS各微电网的运行策略,实现低碳性和经济性两方面的共赢。     

兼顾储能系统热管理与电池寿命的可再生能源储能电站经济调度

可再生能源储能电站的长期稳定运行与储能系统的热量管理息息相关,合理的热量管理策略能够保障储能电站的经济性与安全性.为了合理有效地进行储能系统热量管理,本文综合电池寿命成本,以日内实时调度的最高净盈利作为优化目标,提出了考虑热量管理与电池寿命损耗成本的储能电站调度策略.并利用分片McCormick方法将双线性项精细线性化...     

考虑电动汽车用户满意度的微电网双层多目标优化调度

为了解决电动汽车(electric vehicle, EV)大规模接入微电网后,由于无序充电而导致的日负荷波动增大以及运行成本增高的问题,提出了一种考虑用户满意度的微电网双层多目标优化调度方案。方案将微电网日前优化调度过程分为配网层和负荷层,配网层以最小化日负荷方差和最低的系统运行成本为目标,制定了电动汽车聚合商(electric vehicle aggregator, EVA)调度策略。负荷层制定每辆电动汽车的充电策略,在EVA的调度计划下,按照配电网系统层的要求,最大限度地提高用户的综合满意度。通过多场景对比分析,结果表明所提出的优化模型在减少日负荷方差、提高系统经济性的同时,提升了用户综合满意度,增大了用户参与调度的积极性。     

锂离子电池储能系统多时间尺度均衡方法

锂离子电池可作为后备电源为电力系统的一次设备、二次设备及通信管理等提供不同等级的交直流电,保证核心设备紧急时刻仍然能够正常工作。先串后并的并联型储能系统不仅因并联模组的互为备用具有更高的可靠性,也能够避免传统串联型后备电源的木桶效应问题。然而,并联型方案会因模组之间的不一致,使得各模组寿命呈现差异性;串联电池组组内电压分布差异,也会导致电池单体过充或者过放。为此提出了一种针对并联型锂离子电池储能系统的多时间尺度均衡方法。首先,对电池模组组内单体以荷电状态(state of charge,SOC)为指标进行旁路均衡,使电池组在单次充放电循环的短时间尺度达到组内均衡;然后,通过并联电池模组组间的寿命均衡,使系统在寿命衰减的长时间尺度达到平衡。所提均衡方法能够提高并联型储能系统使用过程中模组间的一致性,增强并联模组互为备用的可靠性,降低运维成本,提高锂离子电池的使用效率。为了验证该均衡方法,在电池加速老化实验的基础上,搭建仿真模型验证了所提方法在不同条件下的有效性。     

含不同集群电动汽车的微电网优化调度

文章考虑微电网中的可再生能源出力,针对不接受微电网直接调度的电动汽车集群,提出一种基于等效负荷的实时电价策略进行电动汽车有序充、放电引导。该策略与微电网直接调度策略相结合,对不同集群电动汽车进行充、放电管理,并综合考虑环境效益、车主收益与微网运行状态,建立了以微电网综合运行成本最低、负荷波动最小为目标的优化模型,并用灰狼优化算法求解。优化结果表明,所提出的策略能够合理调度各可控发电单元,引导电动汽车有序充、放电,减少微电网运行成本,降低等效负荷的波动。     

储能用锂离子电池管理系统研究

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用。锂离子电池管理系统是延长电池循环寿命,维护电池安全运行的关键。针对储能用锂离子电池的特性,该文讨论了储能用锂离子电池管理系统的结构,重点介绍了电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并分析了状态估计和均衡管理方法的优缺点,对其实现策略进行了评价。