基于混合储能的微电网功率控制策略

微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战.采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命.文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电.在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性.     

含超级电容混合储能系统直流微电网功率分配策略

针对直流微电网中微电源功率输出不稳定以及负荷波动导致直流母线电压偏移问题,提出一种含超级电容和蓄电池的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略将储能系统分为5种工作模式,控制系统根据直流母线电压值选择混合储能系统的工作模式,实现蓄电池与超级电容在充电、放电及空闲模式间自由切换,从而维持直流母线电压稳定。通过Matlab/Simulink软件搭建系统模型,仿真结果表明,采用该控制策略可使直流母线电压保持在电压偏移允许范围内。     

基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略

以稳定直流母线电压和优化蓄电池工作过程为目的,提出了一种基于电压下垂法的直流微电网混合储能控制策略。该控制策略根据直流母线电压信息,利用超级电容快速补偿母线功率缺额的高频部分;通过蓄电池对超级电容进行能量补充,间接补偿母线功率缺额的低频部分;利用超级电容电压不能突变的特点,实现对蓄电池电流的平滑控制。控制系统以直流母线电压、超级电容电压及蓄电池荷电状态为判断条件,自动切换工作模式。实验表明,该控制策略可自动调节蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,有效地减小了蓄电池充放电次数,延长其使用寿命。     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。     

基于超级电容器的混合储能在直流微电网中的应用

针对直流微电网中对母线电压稳定性的要求及蓄电池的性能缺陷,采用超级电容器与蓄电池有机结合的混合储能系统;分析了混合储能系统的结构,改善储能系统的性能,提高其响应速度及抗冲击能力;设计了混合储能系统的输出特性,使其在孤岛状态能有效的控制母线电压,最后在matlab/simulink中搭建了系统的仿真模型,对微电网并网转孤岛运行进行分析,仿真结果表明了混合储能系统的有效性。     

独立运行直流微电网混合储能系统功率分配控制策略研究

研究了独立运行光储直流微电网中混合储能系统的功率分配控制策略。为了将混合储能系统需要响应的净功率按其波动频率合理地分配给锂电池和超级电容,设计了基于电感电流的改进虚拟RC下垂控制策略,并对其工作原理进行分析。针对虚拟RC下垂控制存在母线电压偏差的问题,研究了基于模糊下垂系数算法的虚拟RC下垂控制策略,分析了该控制策略同时实现母线电压及超级电容SOC自恢复的控制机理。最后搭建了基于RTDS与DSP的硬件在环实验平台,对上述控制策略进行了硬件在环实验验证。实验结果表明,模糊虚拟RC下垂控制能够根据既定的模糊规则对下垂系数进行实时调整,其响应速度较快,但是仍然存在一定的电压偏差。     

基于T-S模糊逻辑的混合储能孤岛直流微电网功率分配控制

在含混合储能的直流微电网中,传统阻容下垂控制无法解决由线路电阻和负荷功率波动导致的系统功率分配失衡问题。为此,提出一种基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊逻辑的自适应阻容下垂控制方法以实现混合储能的分频分配。根据蓄电池和超级电容的物理特性,建立单个蓄电池支路输出电压、蓄电池组间输出功率差额和阻性下垂系数之间的T-S模糊逻辑关系,以及单个超级电容支路输出功率及其变化率、超级电容组间功率差额和容性下垂系数之间的T-S模糊逻辑关系,并由此构建基于T-S模糊逻辑的阻容下垂控制器。推导含混合储能的直流微电网中各部分的平均阻抗模型,并采用阻抗比分析法对微电网的小信号稳定性进行研究。MATLAB/Simulink仿真结果表明,基于T-S模糊逻辑的阻容下垂控制可保证在线路电阻和负荷功率波动情况下系统功率的合理分配。     

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system, HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。     

混合储能系统在风光互补微电网中的应用

光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点,为了提升微电源的性能,将储能装置应用于风光互补的微电网中。采用超级电容与蓄电池的混合储能系统,通过对DC/DC变换器控制策略的合理设计,实现了蓄电池恒流充放电,延长了使用寿命;针对传统PID控制的不足,采用响应速度更快、控制效果更好的滑模变结构控制方法;为了平抑风光互补微电网并网功率,并在孤岛运行时提供稳定的电压频率支持,采用低压微电网的下垂控制策略。在孤岛运行时,分别在风速、光照强度改变以及负载变化的情况进行了仿真评估混合储能系统的性能,结果表明,混合储能系统能够提高风光互补微电网的电能质量。     

直流系统混合储能与蓄电池单独储能的对比

针对变电站和发电厂直流系统中铅酸蓄电池容量裕度高、输出功率易下降、可靠性低等问题,结合超级电容器比功率大的优点,使用两者组成了一种混合储能直流系统,改进现有的铅酸蓄电池单独储能系统。首先对比分析了超级电容器与铅酸蓄电池的技术参数;然后给出了混合储能直流系统的电路拓扑、工作原理和相关元件数学模型;最后,针对突加负载的工况,分别通过仿真计算和实验研究,对比分析了蓄电池单独储能与混合储能系统的性能。结果表明,混合储能系统能够有效提高直流系统输出功率,减小蓄电池配置容量裕度,增强系统可靠性,具有良好的工程应用价值。     

基于混合储能的光伏波动功率平抑方法研究

针对光伏发电系统中发电功率波动问题,构建了一种基于混合储能的光伏并网发电系统模型,以平抑并网功率的波动。该模型引入了由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统,可以有效应对在各种天气条件下所引起的光伏输出功率波动问题,从而对并网功率进行削峰填谷。同时,对现有的MPPT法进行相应改进,提出了单向变步长追踪法,能够更加稳定且迅速地调整光伏系统的最大输出功率,提高发电效率。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真,结果表明该混合储能控制系统能够有效提高光伏并网功率输送的稳定性能。     

基于单片机的含光伏电源微电网储能控制研究

在研究微电网储能容量配置方法的基础上,设计了包含光伏电源和相应储能环节的微电网系统,最终确定了以单片机控制为主体,以MPPT控制为主要方式的储能控制策略及实现方案。经软件仿真后,验证了该控制策略的有效性和可靠性。     

储能技术在电力系统中的应用

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源利用率等重要作用.对此,介绍了中国电力系统建设对储能技术的迫切要求,并阐述了电池储能、电磁储能和机械储能等储能技术的发展现状.对电池储能、超级电容器与蓄电池混合储能和飞轮储能在电网中的应用分别作了说明,最后展望了储能技术未来的发展方向.     

微电网混合储能系统控制策略研究

微电网中的微电源和负载具有波动性和随机性,故储能系统是维持微电网安全可靠运行并改善电能质量的关键,蓄电池与超级电容器混合使用可以发挥蓄电池电池能量密度大和超级电容器功率密度大,充放电速度快的优势,提高微电网储能系统性能。提出了一种基于互补PWM小信号模型,并分别给蓄电池和超级电容器设计了控制方案,蓄电池采用单电流环很好的平抑了功率的低频波动,超级电容器采用带前馈的双环控制,平抑功率的高频波动,并有效的维持了直流母线电压的稳定。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

直流微网混合储能系统控制策略现状及展望

在直流微电网中,混合储能系统被用于改善可再生能源发电系统的性能,维持网内的整体功率平衡。合理的控制策略是充分发挥不同储能器件特性、保证系统安全稳定运行的关键。综述了直流微网混合储能系统控制策略的最新进展,从基本控制思想、动态响应能力提升方法和考虑荷电状态的控制策略三个方面进行了总结研究,并以表格形式直观地展示其优点和不足。针对现有控制策略的局限性,并结合相关领域技术进展,对其未来发展方向进行了展望。     

基于二阶锥规划的含大规模风电接入的直流电网储能配置

随着风电规模的快速增长,其消纳问题日益突出,直流电网结合储能技术能为风电大规模消纳提供一定技术支撑。以典型日下储能日化投资、火电机组运行成本与弃风惩罚成本之和最小为目标,提出了一种直流电网储能容量规划模型。模型综合考虑了火电机组、电池储能、抽蓄机组的协调运行,为非凸非线性模型,无法通过求解器直接求解。采用分段线性化、大M法及锥松弛等手段将模型转化为等效的二阶锥规划模型,可调用CPLEX求解器获得模型的全局最优解。最后,以风电汇集的多端直流系统为例进行仿真验证,结果表明配置的储能可提高系统风电消纳能力,降低系统运行成本,验证了所提模型的有效性。     

平抑光伏功率波动的混合储能系统控制方法

光伏发电系统在并网出力时,混合储能系统的控制是平抑功率波动的关键技术。为实现系统稳定运行的同时优化储能器件的工作状态,提出了两种不同的控制方法。在分布式控制中,混储系统根据直流母线电压的变化量进行工作状态的切换,实现控制的自主协调;在集中式控制中,为混储系统制定了能量管理规则,功率协调单元按照平抑功率的分配策略对蓄电池和超级电容器的充放电进行优化控制。仿真结果表明,集中式控制的功率协调方法能够更好地发挥两种储能器件特性的优势,保证光伏系统可靠运行的同时,稳定直流母线电压。