基于小波分析的光伏电站储能容量优化方法

光伏固有的随机性和间歇性对电力系统的安全稳定运行造成严重影响。为了提高系统稳定性,本文提出了一种基于小波分析的光伏电站储能容量优化方法。该方法根据光伏出力波动对系统的冲击不同,利用小波变换对光伏电站输出功率偏差进行多尺度分解并重构,得到多层变化平缓的低频信号和波动剧烈的高频信号,由此精确细分信号频段;用快速傅里叶变换对重构后的信号进行时频转换,得到光伏电站对不同时间响应的控制需求量;通过频谱分析,确定平滑光伏电站输出功率波动的储能配置。仿真结果表明,所提方法能够以较小的储能容量、平滑光伏电站功率波动并使实际输出功率与计划相契合,极大提高光伏的可控性,为将来大规模光伏并网提供了可能。     

计及储能容量优化的含风光储配电网可靠性评估

采用改进准序贯蒙特卡洛法进行配电网可靠性评估,提出2个衡量储能平抑风光储联合发电系统有功功率波动的指标进行储能容量优化。结合储能容量优化结果,对比分析不同的风光储协调运行策略以及系统孤岛划分方案对配电网可靠性评估的影响。改造的IEEE RBTS BUS6算例分析表明:合理选择储能容量可以很好地平抑风光储联合发电系统的有功功率波动,同时减少能源浪费;风光储协调运行策略中,相比容量跟踪策略,负荷跟随策略可以提高系统的供电可靠性;不同的孤岛划分方案中,相比优先切除负荷量小的分散用电负荷,优先切除负荷量大的集中用电负荷,系统具有更高的供电可靠性。     

基于变分模态分解的混合储能系统协调控制

针对自然条件下光伏电源出力的波动性和间歇性,以铅酸蓄电池和超级电容器组成的混合储能系统为基础,提出了一种基于变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）的储能系统功率分层分配方法。储能系统承担的净负荷经过VMD分解后的高频波动分量分配给超级电容器承担,趋势分量分配给蓄电池承担;同时根据各储能单元的实时最大可充放功率和荷电状态对初级功率分配进行二次修正。仿真实例表明,该方法可有效平抑净负荷波动,并实现了储能系统调节特性的优化和储能单元的长期稳定运行。     

平抑光伏发电功率波动的储能配置方法

光伏发电具有典型的波动性和间歇性,大规模并网应用危及电网的稳定运行,引入储能可有效平滑并网功率,降低光伏并网对电网的影响。配置储能需要考虑长期的光伏出力情况并顾及光伏并网要求。依据光伏并网国家标准设定了功率平抑目标,设计了一种改进型的储能配置方法。该方法遍历全年的光伏出力情况并采用基于低通滤波算法和概率统计相结合的计算方法,选取了满足全年功率平抑需求的时间常数;分析得出了储能参数的计算公式,进而可获得储能容量和储能功率的配置定额,可满足光伏电站每天的功率平抑需求,提高光伏电站被电网接纳的能力。算例分析验证了该方法的有效性可行性,可为光伏电站的储能配置提供参考。     

基于方差变化率判据-四分位的风电场功率异常数据识别

风电场运行中产生了数量巨大的历史数据,而提升历史数据的质量是实现风电场高效智能运维的前提。为此,文中分析了风电场风功率数据的分布特征和形成机理,提出基于方差变化率判据-四分位法组合的风电场风功率异常数据识别方法。首先,利用物理规则对原始风功率曲线进行预处理,剔除明显异常的数据;然后,利用风功率方差变化率判据法识别并清洗风功率曲线的堆积型异常功率数据点,判据的阈值借助箱型图自动获取;同时,利用四分位法识别并清洗剩余的离散型异常数据点;最后,通过算例验证了所提算法的可行性。研究结果表明所提算法具有易实现、效率高和通用性强的优点,其异常识别效果优于局部离群因子(local outlier factor,LOF)算法和Thompson tau-四分位算法,其耗时比LOF和Thompson tau-四分位算法分别减少9.6 s和0.49 s,且在5个不同位置的风电场验证了所提算法的通用性。     

一种基于混合储能的独立光伏发电系统

针对目前采用铅酸蓄电池储能的光伏发电系统最大功率跟踪(MPPT)与优化蓄电池充放电过程往往不能兼顾的问题,设计了一种基于超级电容与铅酸蓄电池混合储能的独立光伏发电系统。介绍了该系统的结构,分析了能量管理方案,结合恒压法与变步长电导增量法改进了MPPT算法,实验结果证明了该系统的可行性。     

基于Buck三电平变换器的光伏储能系统

提出了一种基于Buck三电平变换器的光伏储能系统及最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,分析了Buck三电平变换器工作原理,建立了数学模型并进行小信号模型分析,证明了控制策略的可行性。为确保两只分压电容电压均衡,讨论了其分压电容均压问题并设计了控制环路,最后进行了实验验证。     

一种含光伏储能与电动汽车的节点功率电压控制策略

采用Thevenin阻抗法建立计及光伏储能与电动汽车充电的节点阻抗模型,对比节点接入光伏储能装置前后电压变化,设计各个节点接入储能装置的容量,提出节点功率电压模型。最后以某小区配电网为例,应用Matlab仿真分析小区配电网接入不同比例电动汽车时的变化,仿真结果表明电压波动减小39%,储能容量减小14.7%,网络损耗减小26%,验证了控制策略的有效性和可行性。     

基于储能电池的光伏功率波动平抑策略

为了平抑光伏发电功率波动,并优化光伏出力特性,在运用小波包分解光伏波动频率特性的基础上,提出了基于2组电池组拓扑结构的电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在线运行策略和双BESS的最优容量确定方法。模型中2组BESS工作状态分别为充电和放电状态,当某一电池组电能状态达到满充或满放时,则2组电池同时切换当前的工作状态。基于光伏发电厂实测数据,对所提方案进行了验证,结果表明,所提方案不仅在光伏出力特性上取得了较好的平抑效果,而且在电池特性上,由于采用双BESS,很大程度上降低了BESS充放电次数,提高了储能系统利用效率。     

基于电压分序法的离网型储能变流器的研究

储能变流器(PCS)是连接储能系统和微网的最重要的能量转换电力电子装置。离网状态下由负载不平衡而导致的电压不平衡现象一直是四线制离网型PCS需要解决的难题。这里论述的PCS摒弃了传统处理不平衡电压的三单相全桥结构,而采用具有成本优势的三相四桥臂拓扑,运用电压分序法成功解决了电压不平衡的问题。通过仿真和实验进一步证明了三相四桥臂拓扑的优越性能,为离网型PCS提供了一个可靠的解决方案。     

光/储混合系统中的储能控制技术研究

在含有高渗透率光伏发电的配电网中,安装储能系统可以减小光伏功率波动对电网的冲击。为了实现储能对光伏发电功率的平滑作用,提出一种基于低通滤波与短时功率预测技术的储能控制方法,大幅度消除了传统低通滤波方法造成的延时,同时可降低光伏功率预测误差对控制效果的影响,提高了平滑效果,节省了储能安装容量。仿真结果显示该策略能有效降低光伏发电功率的波动性,降低电池过充或过放现象的发生概率。     

基于运行优化的含储能电力系统可靠性评估方法

针对传统可靠性评估方法容易导致停电损失的问题,提出基于运行优化的含储能的电力系统可靠性评估方法。首先,根据分布式电源出力建立概率模型,并在峰谷电价机制下,建立受利益驱动影响的储能概率模型;然后,根据故障类型细化故障隔离范围,对非故障隔离区域进行孤岛划分和功率匹配,减少停电损失;最后,提出了基于序贯蒙特卡罗的可靠性评估方法,通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于Well-being理论的风储混合电站可靠性分析

为确保发电系统可靠运行,将电池储能装置接入风电场,构建风储混合电站。基于Wellbeing理论,采用序贯蒙特卡洛模拟分析可靠性,得到系统的健康概率、边界概率与风险概率。分析中严格限制电池不完整充放电循环,并且设置2种电池运行策略,控制电池充放电行为。基于IEEE Roy Billinton测试系统(RBTS)的仿真结果表明:电池储能设备的接入可以显著提高含风电场发电系统的可靠性;优化的电池运行策略降低了系统的风险概率,并且显著提高了系统运行舒适度;风电场配置合适容量的电池可在确保可靠性的基础上提高经济性;采用基于Well-being理论的可靠性指标,对含储能装置发电系统的可靠性分析具有一定的优势。     

A Wind Power Forecasting Method and Its Confidence Interval Estimation

This paper describes a wind power forecasting method and its confidence interval estimation. Recently, flat control of wind power generators using various batteries has been required. In flat control, accurate wind power forecasts and their error confidence intervals are needed. In this paper, wind speed forecasts are calculated by regression models using Grid Point Value (GPV) weather forecasts. The forecasts are adjusted by fuzzy inference using the latest errors. The wind power forecasts are translated from the wind speed forecasts using two power curves. The power curves are selected or combined by fuzzy inference depending on the wind direction. The error confidence interval models are generated for each forecasting target time. Each confidence interval is combined by the other fuzzy inference. The proposed methods were applied to actual wind power generators, and it was found that the forecasting errors were smaller than in the conventional methods. Almost all of the forecasts can be within the error confidence intervals estimated by the proposed methods. The results show the effectiveness of the proposed methods. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(2): 52–60, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22326     

基于混合储能的并网光伏电站有功分级控制策略

针对自然条件下光伏电源有功出力的波动性,以超级电容器和磷酸铁锂电池组成的混合储能系统为基础,制定了有功分级控制策略.首先分析了光伏电站整体结构及混合储能装置的接入方式,然后考虑电网需求利用指数平滑法来实时更新光伏电站整体出力参考值,实现第1级控制.根据储能元件能量存储与功率吞吐特性,提出了以超级电容器为充放电主体的混合储能系统能量管理策略,实现第2级控制,并设计了脉宽调制的控制原理电路.编程计算结果证实了所述方法的有效性.     

含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略与分析

针对高渗透率光伏发电接入电网带来的电压/频率稳定问题,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)策略作为一种能使光伏电站主动参与电网调频、调压的控制技术,受到了广泛地关注。以含储能的光伏电站作为研究对象,提出了含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略,推导了光伏虚拟同步发电机的有功-频率控制、无功-电压控制的数学模型,并对其控制器及参数进行了分析。在PSCAD/EMTDC环境中建立光伏虚拟同步发电机仿真模型,对该虚拟同步发电机有功频率、无功电压特性的动态过程进行了模拟,仿真结果验证了文中理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。     

兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法

可靠性和经济性是孤岛型光储微电网容量配置的2个重要参照,但不能同时最优.为协调二者矛盾,提出了一种兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法.该方法针对概率类、频率及持续时间类指标,从容量及功率角度进行了可靠性评估与经济性分析,对比研究了不同负荷点接入光储微电网的配置方案.结果表明:一定储能配置方案下,光伏容量的...     

风光电站储能电池研究综述

介绍了适用于新能源发电的化学电池:铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池的组成结构、储能原理,从原理上详细分析其特点及存在的问题,从技术特性、经济特性和安全性方面比较了各类储能电池,并在分析风光电站储能电池特性需求的基础上得出结论,全钒液流电池是风光电站储能系统的最佳选择。     

潮流计算和机电暂态仿真中风光储联合发电系统的实用等值方法

针对工程实际开展风光储联合发电系统在潮流计算和机电暂态仿真中的等值方法研究,旨在为大容量风光储联合发电系统的并网仿真分析奠定基础。将潮流计算的等值分为单元机组和集电系统2部分来研究。单元机组等值采用根据不同控制模式选取不同节点类型的方法,针对集电系统等值提出基于损耗不变原则的方法。等值模型和详细模型的算例结果表明,潮流计算等值方法具有较好的精度。在机电暂态仿真动态等值中,基于实际工程计算的最严重工况分析原则,提出运行在满出力点的单机"倍乘"等值模型,为工程计算中的风光储联合发电系统动态等值提供了一种解决方案。