飞轮储能系统驱动控制策略

飞轮储能系统是一种利用飞轮将电能与机械能互相转换的储能系统。其建设周期短、使用寿命长、环保无污染,目前在新能源、电动汽车、UPS供电系统等领域有应用实例。在介绍飞轮储能系统组成及工作原理的基础上,归纳总结了飞轮储能系统电机充、放电控制策略分类、控制特点和适用场合。为飞轮储能系统的研究与工程应用提供参考。     

大容量飞轮储能系统优化控制策略

首先分析了飞轮储能系统中双向能量变流器的基本原理,然后提出了飞轮储能系统的充放电优化控制策略,包括充电时的改进复合控制策略和放电时的综合优化弱磁控制策略,解决了应用传统控制策略所面临的局限性,并给出系统控制框图。进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的充电控制策略适合飞轮工作模式,恒转矩控制至恒功率控制切换迅速;所提出的放电控制策略能在全功率范围内稳定直流母线电压,是有效的和可行的。     

基于飞轮储能的火电机组一次调频研究

随着新能源在电网中的占比逐步提高,电网频率的稳定性受到了严重挑战,对电网中火电机组的调频能力提出了更高的要求。然而传统火电机组对功率的调节响应慢,难以满足一次调频的快速需求,且频繁的扰动也会对火电机组造成严重磨损,降低机组运行的安全性和经济性。飞轮储能技术凭借其快速响应功率变化的优势为解决火电机组调频问题提供了新的思路。基于MATLAB建立了飞轮储能辅助火电机组参与一次调频的两区域电网仿真模型。仿真结果表明,飞轮储能辅助火电机组参与调频能极大提高机组的调频质量,最大暂态偏差减小了29.5%,常规火电机组出力波动也明显减小,波动范围缩小了34.2%。机组出力波动小有利于机组原状态的恢复,延长机组寿命,提高电厂经济性。     

城轨交通用飞轮储能阵列控制策略

在城市轨道交通供电系统中引入飞轮储能系统能够有效回收列车再生制动能量,稳定直流接触网电压,但是单飞轮储能系统容量较小,难以满足列车再生制动能量利用需求.飞轮储能阵列是解决这一问题的有效手段,然而目前对飞轮储能阵列控制策略的研究还较少.该文首先分析飞轮储能系统的数学模型和运行特性;然后考虑稳压节能及弱磁需求,给出基于多电压阈值的单飞轮储能系统控制策略;并在此基础上针对飞轮阵列均速控制和荷电状态(SOC)管理等核心问题,提出基于转差修正控制和基于"电压-转速-电流"三闭环控制的两种飞轮储能阵列控制策略;最后通过仿真和实验验证了飞轮储能阵列控制策略的可行性.     

非并网风力发电系统飞轮储能控制策略

大规模非并网风力发电避开了风电并网的技术难题。针对大规模非并网风力发电系统,提出一种飞轮储能系统辅助的风力发电方案,研究了飞轮储能系统对于非并网风力发电系统直流母线电压和输出功率的控制方法,建立了相应的Simulink仿真模型,用模拟实际风速对飞轮储能系统平稳非并网风力发电系统输出功率进行了仿真。结果表明,在飞轮储能系统的辅助下,非并网风力发电机组可以按要求输出功率曲线以满足负荷需求,并在直流母线发生故障时,飞轮储能系统加速输出所储存的能量以稳定整个风力发电机组-飞轮储能系统输出功率。     

飞轮储能辅助火电一次调频技术与应用

大规模新能源并网造成电网频率波动增大,使得火电机组调频任务繁重、动作频繁,加剧了机组老化,飞轮储能辅助火电机组调频能提升机组的调频性能。论述了飞轮储能辅助机组一次调频原理,分析了飞轮储能的出力特性,结合世界最大容量飞轮储能,提出了飞轮储能满功率辅助机组一次调频的控制策略,并应用于我国第一套飞轮储能辅助火电机组一次调频的调试中,验证了控制策略有效性。现场测试结果表明,飞轮储能辅助火电机组一次调频性能良好,采取所提一次调频策略后该机组一次调频动作合格率提升21.26%,一次调频积分电量贡献指数提升3.45倍。飞轮储能辅助火电机组一次调频模式对解决此类问题具有一定指导意义。     

电动汽车移动储能系统模型及控制策略

针对国内外广泛关注的电动汽车移动储能技术,综合考虑电网约束、电池约束、车主使用需求,建立了电动汽车移动储能系统模型,并采用粒子群优化（PSO）算法对模型进行求解。由于标准粒子群优化（SPSO）算法在处理高维问题时更易出现早熟收敛,根据仿生算法思想对其进行了改进,提出了基于防碰撞粒子群优化（CAPSO）算法的电动汽车移动储能控制策略。几个典型基准测试函数的测试结果表明,改进算法较PSO算法性能更优。最后,通过平抑负荷、平抑可再生能源发电功率波动、平抑计及可再生能源出力的负荷3个算例,对实际系统进行了定量模拟,验证了模型和控制策略的有效性。     

飞轮储能系统发电运行控制研究

飞轮储能是一种优越的新型储能技术,作为一种纯机电的储能系统,由于其具有比能量大、比功率高、无二次污染、寿命长等优点,在应用中得到了很快的发展。研究了飞轮储能系统发电运行时的主电路结构,建立了飞轮储能系统的数学模型,并重点对飞轮储能系统发电过程的控制策略进行了研究。     

基于风力发电的飞轮储能系统运行控制策略综述

大规模的风电并网会对电力系统造成电压、频率和功率波动等影响,配备飞轮储能系统能很好地改善并网风电场的电能质量,二者结合的关键是飞轮储能系统的控制方式.简要介绍了风力发电一飞轮系统的结构、飞轮储能系统的工作原理,重点讨论了飞轮储能系统工作于充、放电模式和平稳输出功率方面所涉及的控制策略及其优缺点,并展望了基于风力发电的飞...     

基于自适应协同下垂的飞轮储能联合火电机组一次调频控制策略

随着“双碳”目标的提出,新能源装机总量不断提高,对电网频率安全提出了更大的挑战。飞轮储能凭借其响应速度快、充放电次数多等优点,在联合火电机组参与调频、提升电网频率安全方面受到广泛关注。为更加充分利用飞轮储能辅助电网调频的快速性优势,设计了一种基于自适应协同下垂的飞轮储能联合火电机组一次调频控制策略,实现了火-储联合系统的功率协同自适应调整。仿真验证表明,所提出的控制策略可以有效改善火-储联合系统的调频性能,相比传统下垂控制,系统最大动态频差和稳态频差分别减少了29.00%和25.50%,缓解了火电机组调频压力,有利于火电机组安全稳定运行。     

大容量飞轮储能永磁电机控制策略研究

本文研究了飞轮储能系统在两种常用场景下的拓扑结构和控制策略,在电网调频、新能源电站并网的场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压,再通过逆变器连接电网将电能馈给电网。在轨道交通、大功率不间断电源等场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压连接直流负载。本文重点研究了飞轮储能系统在连接电网和连接直流负载两种应用场景下的充电和放电控制策略,为了实现飞轮储能大功率长时间放电,本文对一台1MW飞轮储能用永磁同步电机进行了研究,以满足永磁电机恒功率1MW放电3min的技术需求。最后搭建了两种应用场景下的暂态仿真模型,分别仿真了连接电网应用场景下充电和放电过程,连接直流负载应用场景下放电过程。验证了大容量飞轮储能用永磁同步发电电动机控制策略研究成果的正确性。     

辅助火电机组AGC调频的混合储能容量配置优化

面对大规模能源转型带来的电力系统频率安全挑战,火电机组独自承担二次调频能力不足,储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方案。提出由飞轮储能阵列和锂离子电池组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频,以火电机组负荷和AGC指令偏差作为混合储能系统的充放电功率指令,基于改进完全集合经验模态分解方法(ICEEMDAN)将功率偏差分解后得到高低频分量,建立混合储能辅助火电机组AGC调频的经济性评估模型,以年均收益最大为目标进行求解,得到混合储能系统的最佳容量配置,验证了所提混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

飞轮储能式电动汽车充电站的分布式协同控制策略

电动汽车的大功率充放电对于电网而言是大功率脉冲式负载,突发式负载对电网危害较大。为此介绍了一种基于飞轮储能系统（Flywheel Energy Storage System, FESS）的电动汽车快速充电站,并给出了一种分布式协同控制策略。该控制策略采集了快速充电站内不同设备点处直流母线电压信息以平衡网侧变换器、电动汽车充电器以及FESS间的功率,采用两级控制方法,二级控制器基于电压观测器,利用动态一致性算法不断调整该设备点的直流母线电压。最后采用dSPACE进行实时仿真验证了该控制策略的优越性。     

基于线性分解的混合储能辅助火电机组调频控制∗

面对大规模新能源并网带来的电力系统频率安全挑战,储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方 案.混合储能系统辅助火电机组参与调频可以有效改善电网调频性能,因此提出一种基于线性分解的混合储能调频控 制策略,将频率偏差分解后得到高低频分量,飞轮储能和锂电池的功率指令由自适应虚拟下垂控制产生.仿真结果验 证了所提策略的有效性,混合储能系统的参与在改善电力系统调频效果的同时可减缓火电机组的出力波动.     

计及需求侧储能事故备用风险与火电机组深度调峰的 经济优化研究

针对电网调峰过程中需求侧储能(Energy Storage, ES)事故备用闲置时间过长,以及传统火电机组深度调峰(Depth Peak Regulation, DPR)成本较高的问题,提出了一种考虑需求侧储能事故备用风险与火电机组深度调峰的经济优化方法。首先,通过分析天气状态、负载率水平以及故障风险类型等影响因素,构建了考虑需求侧的ES风险量化模型、ES事故备用调峰经济模型。其次,结合火电机组进行深度调峰时对机组损伤及燃料需求分析,构建了考虑火电机组投油成本的深度调峰经济模型。最后,提出了一种基于需求侧风险量化的ES事故备用辅助火电机组DPR的经济优化模型,采用粒子群优化算法在修正后的IEEE30节点系统中进行算例验证。结果表明ES事故备用参与DPR能有效提高电网调峰能力和ES事故备用利用率。     

飞轮储能系统多PI控制器参数优化

对飞轮储能系统(FESS)的有功和无功PI控制器参数优化进行了研究,提出了应用加入模拟退火思想的改进粒子群优化(AIPSO)算法优化FESS有功和无功多PI控制器参数.该算法在混沌初始化、迭代中加入混沌扰动和自适应调整惯性权重系数的改进粒子群优化算法基础上,引入模拟退火思想,既能限制位置更新,又能跳出局部最优解,具有更...     

多机系统中飞轮储能系统稳定器与PSS的协调优化

为消除飞轮储能系统（flywheel energy storage system,FESS）稳定器与电力系统稳定器（powersystemstabilizer,PSS）间可能存在的相互负影响,提出将加入混沌算法和模拟退火思想的改进粒子群优化算法（improvedparticleswarmoptimization,IPSO）用于协调优化FESS稳定器与PSS参数。该算法通过混沌初始化和迭代中加入模拟退火思想来提高算法的效率和全局搜索能力。将多种运行方式下的所有特征值作为考察对象,在目标函数中同时考虑机电振荡模式和非机电振荡模式的性能,并通过IPSO算法协调优化各稳定器参数。在新英格兰10机系统算例中,应用IPSO算法协调优化的稳定器在不同运行方式下都能有效抑制系统振荡,表明了该方法的有效性和鲁棒性。在4机系统算例中,通过与逐个设计稳定器方法的比较可知,经IPSO协调优化的稳定器具有更好的阻尼效果,从而验证了该方法的优越性。     

储能调频系统控制策略与投资收益评估研究

本文以华北区域AGC补偿机制为基础,提出了电储能系统响应电网AGC指令的优化控制模型,模型以最大化电储能系统AGC运行的净收益为目标,考虑了电储能系统寿命损耗成本以及AGC补偿收益,并应用粒子群(PSO)算法求解最大化收益的控制策略。在算例分析中,基于电网实际下发的AGC指令,应用本文模型对锂离子电池储能系统的控制策略进行时序仿真,即首先对每个AGC指令周期优化储能系统的控制策略,然后计算电储能调频服务在整个仿真周期净收益,最后对储能调频系统的投资经济性进行评估。     

320MW供热机组耦合飞轮储能调频研究

在MATLAB软件中对320 MW供热机组与飞轮储能进行了建模,搭建了包含飞轮储能的供热机组两区域电网调频模型。在阶跃负荷扰动下,对比分析了耦合飞轮储能后的供热机组主要参数波动情况,结果显示在飞轮储能辅助机组调频后,供热机组汽轮机功率、供热抽汽压力及电网频率的波动情况均有了明显改善,有利于提高机组运行的灵活性与稳定性。     

含储能资源参与的自动发电控制策略研究

以电池为代表的新型规模化储能资源可快速改变功率输出,为自动发电控制(automatic generation control,AGC)提供了新的手段。该文主要研究AGC系统对于储能资源参与二次调频的容量需求及其控制策略。在电力系统调频需求分析的基础上,提出采用离散傅里叶变换分析高频和低频调频需求的方法,并对实际系统的全天和每小时内高频分量的占比进行了定量分析。根据储能资源的快速响应特点,提出了储能资源参与调频的两种策略。策略1是基于区域调节需求(area regulation requirement,ARR)所处的区间灵活分配储能资源承担的调节量;策略2则将调频需求的高频分量指派给储能资源承担。基于实际系统的数据,对储能参与AGC的不同策略进行了仿真和比较分析。所提方法和研究结果对于实际应用具有重要的指导意义和参考价值。