用于风电功率平抑的飞轮储能阵列功率协调控制策略

风电输出功率存在随机性和波动性的问题,使得电网调频难度加大.采用飞轮储能匹配风电的形式可以减小其功率波动,提高并网能力.以交流母线并联的飞轮储能阵列为研究对象,首先针对现有功率分配策略中存在的问题,提出一种考虑功率分配上限和能使各单元荷电状态(SOC)趋于一致的功率协调控制策略.同时为保证功率控制精度和储能系统的响应速...     

辅助核电机组一次调频的飞轮储能阵列容量配置方法

针对核电机组一次调频能力不足的问题,采用飞轮储能阵列来辅助核电机组进行一次调频。首先,建立额定功率为1 MW、储存电量为250 kW·h的飞轮储能单元模型和额定功率4 MW、储存电量1 MW·h飞轮储能阵列,并分析其充放电特性;其次,基于粒子滤波方法,以提升核电机组一次调频积分电量贡献指数2倍为目标,提出了一种飞轮储能阵列容量配置方法;最后,根据某装机容量为1 250 MW的核电机组历史运行数据,通过仿真验证所提出的飞轮储能阵列容量配置方法。结果表明：与采用集合经验模态分解(EEMD)方法的飞轮储能阵列容量配置方法相比,基于粒子滤波方法的飞轮储能阵列容量配置方法具有更好的调频效果。     

针对并网型风储微网的飞轮储能阵列系统控制方法CSCD

由于新能源发电存在波动性和间歇性,其大量接入时会给电网运行带来新的困难,而利用储能技术提高新能源的可调度性是当前研究的热点。为缓解新能源并网对电力系统的不良影响,针对并网型风储微网提出了一种基于飞轮储能阵列系统的分层优化控制方法,上层优化中心根据功率缺额和各台飞轮的转速建立相应充/放电优化模型,并求解相应飞轮的功率参考值;下层飞轮控制器采用双模双环控制方法,实现飞轮转速和输出功率的控制,最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

飞轮储能在区域电网中的调频应用及经济性分析

介绍了飞轮储能在区域电网的应用现状,提出了飞轮储能用于电网调频的经济性分析评估方法。通过美国加利福尼亚州的工程实例详细分析了飞轮储能在电网调频中的效益投资情况。结果表明,飞轮储能的投资效益比接近1,具有良好的投资回报价值;在大规模商业化应用后,收益投资比可达1．97。     

飞轮储能在华中区域火电调频中的应用分析

由于运行寿命长、安全系数高、功率倍率高、功率响应速度快、控制精度高等特点,飞轮储能在火储联合调频领域的应用越来越受关注.本文解析了华中区域关于火电厂调频的补偿政策,获得了飞轮储能参与火储联合调频中影响经济收益的几个关键性能指标,并在一套500 kW/100 kW·h飞轮储能系统上进行了性能测试,依据测试结果,结合一台3...     

1 MW阵列式飞轮储能系统在城市轨道交通中的应用

本文根据城市轨道交通的运行特点和车辆参数提出了一种1 MW阵列式飞轮储能系统,用来吸收再利用机车制动时产生的制动电能。通过对比不同类型的再生制动能量回收方式,突出飞轮储能系统应用在城市轨道交通的必要性和先进性。文中通过对某些线路进行数据测试,根据现有单台飞轮储能装置进行阵列式组合,通过产品优化以及安全计算和工程实施预判,组装出容量为1 MW的阵列式飞轮储能系统,并证明了1 MW阵列式飞轮储能系统在城市轨道交通应用的正确性和可实施性。     

Review of flywheel energy storage systems for wind power applications

风力发电可以解决能源短缺和环境污染等问题,但由于风速随机性和间歇性的特点导致风电输出电压、功率和频率存在较大波动,因此风电的大规模并网会对现有电网的稳定运行造成不利影响。飞轮储能是一种高效无污染的储能技术,而且通过合理的控制策略和控制设备可实现电网调频及短时间调峰以解决大规模风电并网带来的问题。本文主要介绍了飞轮储能在风力发电领域的应用背景、飞轮储能的结构原理和目前国内外在飞轮储能控制策略方向的研究进展。     

Novel applications of the flywheel energy storage system

Flywheel energy storage system is focused as an uninterruptible power supplies (UPS) from the view point of a clean ecological energy storage system. However, in high speed rotating machines, e.g. motor, generator and flywheel, the windage loss amounts to a large ratio of the total losses. The reason is that windage loss is proportional to the cube of its angular velocity; a windage loss may lead to the reduction of total system efficiency. To cope with this problem, Ajisman et al. proposed the use of helium–air mixture gas into the housing and indicated that the helium (50 vol%)–air (50 vol%) mixture gas can reduce the windage loss to 42% of that in the air (100 vol%) case. Helium is the second lightest and smallest monatomic molecule gas. Its molecular weight and gas density are about 1/7 those of air, thermal conductivity is 10 times as large as that of air. Then, enclosing helium–air mixture gas into the housing of rotating machine, a large amount of windage loss can be reduced.In our first work, applying this mixture gas to the conventional flywheel UPS, we indicate that idling energy loss of the flywheel UPS which is caused by the rotation can be easily reduced, and thus the energy storage efficiency can be improved. Second, we propose one of the novel utilization of a low speed steel flywheel energy storage system for a momentary power failure called a momentary voltage drop.     

Control of wind generator associated to a flywheel energy storage system

In this paper, a doubly fed variable speed wind induction generator connected to the grid associated to a flywheel energy storage system (FESS) is investigated. The dynamic behaviour of a wind generator, including the models of the wind turbine (aerodynamic), the doubly fed induction generator (DFIG), a ac/ac direct converter, the converter control (algorithm of VENTURINI) and the power control of this system, is studied. Also investigated is a control method of the FESS system, which consists of the classical squirrel-cage induction machine supplied off the variable speed wind generator (VSWG) through a rectifier–inverter cascade arrangement. Simulation results obtained on the basis of the dynamic models of the wind generator are presented, for different operating points, to demonstrate the performance of the proposed system.     

新型飞轮蓄能系统

介绍了欧美国家研制的新型飞轮蓄能系统,体积小,重量轻,损耗低,易与电力系统连接。这一新技术将给电力贮存领域带来一场新的革命。     

Power smoothing control for wind farms using flywheel based energy storage

在风电场增设飞轮储能装置可以有效地平抑风电场的功率波动,提高电网的风电接纳能力。本文采用在风电场出口母线处接入飞轮储能装置,通过分析风电系统和飞轮储能装置的特性,提出了一种基于瞬时功率理论的有功功率平滑控制策略。在传统低通滤波器的基础上,增加高通滤波器,对网侧有功功率的快速扰动成分进行处理,最终通过低通、高通滤波器来获得飞轮装置的补偿功率,达到对网侧有功功率波动进行抑制的目的。最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,文中的控制策略可以较好地实现电网侧有功功率的平滑控制,减小有功功率波动。     

Flywheel energy storage systems for a 1.5 MW wind generator applications

飞轮储能在电网级别调频、风力发电平滑输出以及分布式发电和微网等领域均具有技术优势。本文研究了应用在1.5 MW风机上的飞轮储能系统,实现了功率平滑输出的目的,确定了飞轮储能系统技术指标并设计了总体方案,分析了飞轮储能系统的电动机/发电机的工作模式,为进一步能量转换系统的开发提供了依据。     

风力发电机用飞轮储能智能控制系统研究

针对在风力发电机上具有广泛应用前景的飞轮储能技术,设计了储能系统的矢量控制器硬件电路及实验平台、电机控制系统的主电路和驱动电路、DSP主控板、电压及电流信号的采集系统等。基于矢量控制原理,进行了电机控制系统仿真研究。仿真结果表明,该系统能够精确地实现对电机速度的跟踪。在飞轮储能与风力发电模拟系统的试验中,为了验证控制系统的响应速度及稳态精度,利用交流电网对飞轮充电,有效地实现了飞轮与电机的耦合及飞轮能量的快速存储和释放。     

Coordinated control strategy of flywheel energy storage array for micro-grid

本文研究了并联到同一直流母线的飞轮储能阵列协调控制策略,对经典的3种功率控制策略下的荷电状态（SOC）变化率进行了推导和分析,提出改进系数的下垂控制策略,同时针对微网电压低、阻抗小引起的静态误差控制问题,采取引入虚拟阻抗的改进系数下垂控制策略进行补偿,从而改善了系统功率分配精度。最后建立了含风电场的微电网模型,仿真验证上述控制策略的有效性。