光储微电网锌溴电池储能系统功率优化控制

随着分布式风电、光伏等可再生能源的不断发展,可再生能源本身具有间歇性、随机性特征,给电网安全稳定运行带来很大挑战。针对平抑光储微电网中光伏发电功率波动的需求,提出一种采用锌溴液流电池储能的功率优化控制策略。首先,基于锌溴液流电池的工作原理,建立了其等效电路模型;然后,采用储能变流器级联多重双向直流变换器电路拓扑,分别建立了以稳定直流母线电压为目的的储能变流器矢量控制策略和以电池荷电状态为约束的锌溴电池充放电切换的DC/DC变换器双闭环控制策略;以电池荷电状态和直流母线电压为约束条件,提出一种新型的锌溴电池储能系统功率优化控制策略,同时提出了一种减小充放电切换时直流母线电压突变的混合储能方法;最后,搭建了25 k W/50 k Wh锌溴液流电池储能系统试验平台,在微网并网模式下开展了锌溴储能系统充放电特性研究,结果表明,所提功率优化控制策略能够有效地平抑光伏发电功率波动,所提混合储能方法很好地解决了直流母线电压突变问题。     

基于P-AWPSO算法的全钒液流电池储能系统功率分配

为了提高全钒液流电池储能系统的效率,促进其高效利用,提出基于P-AWPSO (priority-adaptive weight particle swarm optimization)的功率分配策略。首先给出包含折损成本、损耗率及电池荷电状态(state of charge, SOC)一致性的多目标优化模型以及4个评价全钒液流电池储能系统功率分配的指标;然后采用P-AWPSO算法进行求解,该算法采用"先选择单元后功率分配"的思路,即先根据优先级选择参与本次功率分配的储能单元,然后在选定的储能单元内进行功率分配;最后将算法用于两个算例的仿真中,并与传统功率分配算法进行了对比。通过仿真表明,该策略能够实现全钒液流电池储能系统的功率分配,减少电池充放电次数,降低电池运行成本,提高工作效率。     

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。     

基于恒功率控制的风电场储能系统研究

风力发电输出功率随风速变化波动较大,对电网的安全稳定运行造成了威胁。采用在风电场并网侧增加大容量电池储能系统,对风电场和电池储能系统结合模型进行了分析,并设计了储能系统变流器的恒功率控制系统。最后,利用MATLAB/Simulink软件对所提策略在风电场储能系统中控制的有效性进行了验证。仿真结果表明,储能系统能对风电场有功、无功进行调节,平稳了风电场输出功率,同时能根据控制输出一定无功功率,有助于风电场和电网稳定。     

基于全钒液流储能系统的微电网控制策略研究

为提高微电网运行的安全稳定及经济性,近年来全钒液流储能系统备受关注,它具有容量大、能量效率高、反应速度快等优点,能够作为微电网中的主电源,起到稳定电压频率及维持微电网的有功、无功功率平衡的作用。提出一种交流微电网全钒液流储能系统控制策略,分析全钒液流电池双向DC/AC变流器主电路及控制方法。利用RTDS仿真平台,建立全钒液流储能电池模型,并搭建含有风、光、储的微电网仿真平台。仿真与实验结果表明,提出的微电网控制策略可保证微电网在各种运行模式下均能安全稳定运行。     

基于PCMAC-PID的全钒液流电池储能系统功率控制

为了提高全钒液流电池（Vanadium redox battery,VRB）储能系统功率控制的快速性,文中提出一种分段量化小脑模型神经网络（piecewise cerebella model articulation controller,PCMAC）与比例积分微分控制（proportion integral differential,PID）相结合的复合控制策略（PCMAC-PID）,由PCMAC实现前馈控制,PID实现反馈控制。建立了VRB储能系统的数学模型,给出了复合控制器的结构及具体算法,最后通过仿真验证了复合控制策略的有效性。仿真结果表明,与PID算法相比,复合控制策略能更好地提高控制系统的响应速度且具有一定的鲁棒性。     

基于模糊自适应卡尔曼滤波的风电场储能系统功率控制

以大规模全钒液流电池作为风电场的储能装置,提出了基于模糊自适应卡尔曼滤波的储能系统控制策略。控制策略以电池荷电状态(state of charge,SOC)和SOC变化率调整储能系统有功功率目标值,有效地解决了低通滤波相位延迟的问题,加快了电池的SOC恢复速度。仿真结果表明,采用上述控制策略后,风电场输出功率波动得到抑制,电池的SOC也得到有效控制,这防止了电池的过充过放,延长了储能系统的寿命。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术

以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。     

多级钒电池储能系统的功率优化分配及控制策略

为了更好利用储能系统平抑大容量风电场功率波动,提出采用多级全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRB)储能的功率优化分配控制策略。首先,在建立VRB等效电路基础上,采用交直流变换器级联多重双向直流变换器作为VRB储能系统接口,分别建立了以稳定直流母线电压为目标的DC/AC变换器矢量控制策略,以电池荷电状态为约束的VRB充放电切换的DC/DC变换器双闭环控制策略。其次,以每级电池组的荷电状态值作为吞吐功率的优选目标,以外部端电压作为电池安全充放电的约束条件,提出多级VRB组的功率优化分配策略。最后,以不同荷电状态(stateof charge,SOC)值下的2级VRB储能系统为例,对其在风速波动情况下的风电功率平抑效果以及各个储能单元充放电运行性能进行仿真,并与功率平均分配策略进行对比。结果表明,所提出的多级VRB储能系统功率优化分配和控制策略能很好的平滑风电功率波动,又能减少单台VRB组的充放电次数,并确保电池工作于安全运行区域。     

钒电池储能系统在城市微电网中的优化应用

为改善城区配电网的供电可靠性和电能质量,提高可再生能源在绿色节能建筑总能耗中所占比例,依托实际城市智能微电网工程开展风光储微电网的研究,重点分析全钒液流电池储能系统的关键部件设计、系统结构布局优化及运行模式控制等问题。通过实际运行分析,证明钒电池储能系统在城市微电网应用中的可靠性和有效性。     

基于深度确定性策略梯度的电-气综合能源微网优化调度研究

多能互补协同运行是综合能源系统实现运行经济效益最优的重要技术之一.针对引入间歇性可再生能源的电-气综合能源微网运行优化问题,提出了基于深度确定性策略梯度的综合能源微网运行优化方法.该方法首先通过能源枢纽的理论对电-气综合能源微网进行数学建模,并对各种能源设备进行必要约束;然后,将综合能源微网优化调度问题转换为马尔可夫决...     

光储直流微电网系统协调控制策略研究

为了更好地控制、管理和使用随机性较大的分布式可再生能源和需求波动较大的负载,文章对光储直流微电网系统内不同的变换器提出不同控制策略,通过不同控制策略控制变换器协调运行来保证系统的稳定运行,同时利用基于超级电容和蓄电池的互补特性设计了级联的拓扑结构组成混合储能系统,使系统稳定性进一步提高;并将系统分为多个运行模式,在所提控制策略下系统在多个模式间实现平滑稳定切换。最后对运行中出现的分布式光伏电源输出波动和负载变化情况在MATLAB/Simulink进行了仿真实验。结果表明,所提策略能有效抑制系统直流母线电压波动和优化混合储能的运行,提高了系统的可靠性和稳定性,验证了控制策略的有效性和可行性。     

分布储能直流微电网中多储能荷电均衡控制策略

在分布式储能孤岛直流微电网系统中,针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题,提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合,利用双曲正切函数的特性,限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量,使下垂系数对应的电压相等,设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗,设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明,所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配,并且使母线电压能够准确维持在额定值。     

含储能双母线直流微电网电压和功率协调控制

双母线直流(direct current, DC)微电网采用传统的下垂控制时,存在电压控制性能与功率分配精度的局限性。为此,提出一种考虑储能荷电状态(state of charge, SOC)均衡的电压和功率协调控制策略。首先,对于高压或低压侧母线电压稳定和功率分配问题,在电压/电流双环控制策略的基础上,采用基于SOC幂指数的自适应系数动态改变功率分配比例,对电压和功率进行精确控制。其次,针对双直流母线由于功率不平衡造成的电压偏移问题,根据双侧直流母线电压差以及高/低侧的工作模式,制定高/低压母线之间DC/DC变换器的控制策略,保证高/低压侧功率平衡和电压稳定。最后,利用Matlab/Simulink软件建立不同工况下双母线直流微电网模型,并进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略可改善功率分配和电压控制精度,使各储能SOC趋于一致,同时实现高/低压直流母线之间功率相互支撑。     

基于储能荷电状态分级的直流微电网协调控制方法

为延长多储能单元运行寿命,提升微电网调度灵活性,提出了一种基于荷电状态（SOC）分级的直流微电网协调控制方法。在传统功率分层的基础上,根据储能单元的实时SOC值进行优先级划分,通过比较微电网扰动功率与特定优先级最大平抑功率的关系使相应优先级的储能单元分级投入运行。在此基础上,设计带电压前馈补偿环节的改进e指数下垂控制,在保证直流母线电压质量的同时使储能单元的SOC逐渐收敛。最后,基于MATLAB/Simulink平台搭建了模型。仿真结果表明,该控制方法能有效避免储能单元过度充放电,减少储能单元的充放电时长与次数,提升微电网的调度灵活性与运行经济性。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

基于模型预测控制的直流微网混合储能能量管理策略

为有效增强直流微网安全性、稳定性及其经济运行能力,基于模型预测控制理论,提出了一种直流微网混合储能系统(HESS)优化控制策略。根据超级电容与蓄电池的特性、系统安全工作需求及各种约束条件,建立含混合储能直流微网的预测模型。通过定义其优化指标,设计能量优化管理策略,并将其转化为二次规划问题进行求解,实现了直流微网中功率的合理调度。此外,提出了系统脱离约束情况下的功率控制方法。仿真实验验证了所提优化管理策略的可行性和有效性。     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。