超级电容器储能系统的应用研究综述

超级电容器储能对于平滑、缓冲不稳定电能需求,改善电能质量具有重要意义。这里从基本特性、模型研究、功率变换、控制策略及容量确定、系统综合优化与评估几个方面综述了超级电容器应用领域的研究现状,总结了各类超级电容模型、功率电路拓扑、非线性控制策略的特点。指出应通过系统的优化评估实现超级电容器储能系统整体性能的改善、储能利用率的提高以及构建成本的下降。     

微电网中超级电容器储能系统的仿真研究

超级电容器作为一种高功率型储能装置,其在微电网中是提高电能质量的重要组成部分.设计了微电网中超级电容器储能系统,在此基础上重点阐述了双向DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理以及双重移相脉冲下电压外环电流内环的双闭环控制策略.最后在Simulink/MATLAB平台实验验证了在该控制策略下储能系统能够很好的维持直流侧母线电压和网侧电流的稳定性.     

超导磁储能装置的功率实时控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略,在此基础上,研究了能够按照系统要求对两种超导磁储能装置进行有功和无功功率实时调节的功率控制方法。     

超级电容器储能系统电压均衡模块研究

此处研究和设计了一种超级电容均衡模块,用于减少甚至消除超级电容器模块之间存在的电压不均衡,以此来有效提高超级电容器储能系统的电容容量利用率,并延长其寿命。模块采用一种新的采样及控制模式,避免了庞大的电压检测电路和复杂的控制电路,通过单片机控制均衡电流和均衡时间,能对均衡速度和时间有效的控制。系统还具备与上位机通讯的功能,可以根据上位机的命令来执行操作,更加灵活方便。此处具体分析了所研究均衡电路的结构和工作原理,论证了该电路的特点和优势。结合超级电容器储能系统的应用背景设计了电路,进行了实验研究,验证了这种电压均衡控制模块的可行性。     

超级电容器储能的应用

随着科技的迅猛发展,各种新设备新器件不断出现,尤其是计算机设备、微电子设备以及电力电子设备等敏感负荷的不断增加,使得电力用户对电能质量的要求日益提高。为了提高电网的电能质量需要注入一定的功率来解决由无功功率冲击、电力系统故障等引起的电压方面的问题。这必然需要具有储能系统来提供能量。文章介绍了超级电容器这一新型能源器件。超级电容器兼有常规电容器功率密度大、充电电池能量密度高的优点,可以快速充放电、寿命长,是高效实用的储能元件。将超级电容器储能系统与其他储能系统相比,分析了其特点和在改善电能质量方面的应用。     

超级电容器电力储能系统的电压均衡策略

引入了一种超级电容器电压均衡控制策略的模型，在此基础上提出了一种新颖的超级电容器电压均衡方法——飞渡电容器电压均衡法，它将电压最高的电容器的能量直接转移到电压最低的电容器中，均衡速度快且效率高。在详细分析了该方法的工作原理和工作过程后，给出了飞渡电容器参数的选取原则。对3支超级电容器串联模块进行了仿真分析和实验测试，结果表明飞渡电容器电压均衡法在超级电容器电力储能系统中具有较高的实用价值。     

基于氢储能的双馈风力发电系统功率控制策略

提出一种氢储能装置融入双馈风机直流侧的并网功率控制策略。为弥补氢能动态响应慢的特点,设置控制信号的优先级:超级电容器>氢储能系统。利用信号转换模块选择工作模式,降低超级电容器的退运概率,保证电解槽恒功率运行。系统各单元通过功率控制策略和DC/DC变流器控制,平衡直流母线上的功率波动,利用DC/AC并网逆变器汇入低压交流网络。在电网冲击、负载波动及风速出力不均的情况下,满足负载要求,实现柔性并网,同时有效解决风机弃风问题。通过仿真证明了模型及其控制策略的有效性。     

一种基于超级电容器组串并联切换的储能系统

为满足内燃-直线发电集成动力系统(Internal Combustion-Linear Generator Integrated Power System,ICLGIPS)能量的双向高效流动要求,提出了一种储能系统,采用超级电容器组串并联切换技术和优化设计的双向DC-DC功率变换器(Bi-directional DC-DC Power Converter,BDPC)相结合,实现了低电压值等级电源供电的可变电压系统的设计理念,电源电压和系统电压可以独立变化,使得系统电压可随不同动力装置的需要而改变。新系统可实现双向升、降压变换四种模式的能量控制策略,大大增加了电机的调速范围和可实现能量回馈的速度范围。利用超级电容器组串并联切换技术,实现了电压大范围变化条件下的BDPC的电压比被控制在理想范围内,提高了功率变换和传输的效率。仿真结果和部分实验结果验证了新系统设计的正确性和控制策略的有效性,能量流效率较好地满足了系统的要求。     

超级电容器储能系统统一模型的研究

从超级电容器储能系统的运行机理出发,设计了含双向DC-AC-DC变换器的超级电容器储能系统主电路结构,并建立了其统一模型。仿真结果证明了所建统一模型的正确性和有效性,并表明超级电容器储能系统提高了分布式发电系统的运行稳定性。     

基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究

双向DC/DC变流器为电力储能系统中重要组成部分,针对超级电容储能组串电压范围宽的特性,采用三重化双向DC/DC变流器。建立了状态空间平均法的双向DC/DC变流器的数学模型和超级电容成组等效模型,提出了三重化双向DC/DC变流器针对超级电容充放电工况下的双闭环控制策略,建立了基于超级电容的三重化双向DC/DC变流器仿真模型。仿真结果表明,相较于传统非隔离半桥型双向DC/DC变流器,三重化双向DC/DC变流器可以有效减小各相电感电流,降低开关元件的电流应力需求,提高了变流器的功率等级,所采用的控制策略能够有效控制超级电容充、放电,较好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

混合储能光伏系统实验研究

利用超级电容充电条件不受限制、循环寿命长和蓄电池比能量高的优点,结合太阳电池最大功率点跟踪控制回路,对超级电容和蓄电池的混合储能在独立式光伏系统中的应用进行了实验研究.结果表明,太阳电池在外界环境波动较大的情况下,蓄电池仍能稳定充电,提高了系统的利用率,减小了蓄电池的循环次数,提高了蓄电池的使用寿命.     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

Battery energy storage for load frequency control of an interconnected power system

This paper deals with load frequency control of an interconnected reheat thermal system considering battery energy storage (BES) system. Area control error (ACE) is used for the control of BES system. Time domain simulations are used to study the performance of the power system and BES system. Results reveal that BES meets sudden requirements of real power load and very effective in reducing the peak deviations of frequency and tie-power and also reduces the steady state values of time error and inadvertent interchange accumulations.     

储能/发电机级联式供电系统功率传输控制策略研究

随着可再生能源渗透率的不断提升，区域电网惯性逐步降低，暂态支撑能力严重不足，给电网带来了一系列安全稳定问题。本文提出了一种储能与开绕组同步发电机级联供电的新型分布式并网发电拓扑，在保证可再生能源消纳的前提下，重新利用原有柴油机，为电网提供功率后备以及惯量支撑。通过对开绕组同步电机进行建模以及系统功率流矢量分析,设计了基于源网相位闭环控制的功率传输策略，实现了发电机的稳定同步运行。基于该策略，拓扑中的储能变流器可具备同步电机特性，实现了电网惯性和暂态支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

电力系统低频振荡实时控制

低频振荡实时控制方法将小干扰稳定在线控制策略或设定的离线策略应用于控制实际发生的低频振荡.通过小干扰稳定计算得到电网的弱阻尼模式,分别计算将各弱阻尼模式的阻尼提高到不同档位的控制措施.在电网发生低频振荡时进行在线分析,采用实测主导模式的频率筛选出候选的模式集,根据振荡中心的信息在小干扰稳定性分析中对设备进行分群,并根据设备分群信息确定与实测主导模式对应的模式,根据实测主导模式阻尼与临界安全阻尼门槛值的差值确定对应的小干扰稳定计算得到的控制措施.若没有与实测主导模式对应的模式,则从离线策略表获取辅助决策信息.最后通过自动发电控制(AGC)系统或调度员命令实施相应的控制策略.     

光储联合发电系统的功率振荡特性分析与控制

高渗透光储并网发电系统功率振荡将因缺乏阻尼能力而威胁系统的动态稳定。首先分析通过调节光储系统的有功、无功增加系统阻尼的原理,并在光储联合系统并网功率控制的基础上,提出光储系统基于有功、无功控制的附加阻尼控制策略。该控制策略通过检测光伏侧直流电压变化,实现功率振荡过程中光伏并网逆变器和蓄电池储能系统的控制模式切换,使联合系统具备持续调节注入系统有功、无功功率的能力,并改善电网的阻尼特性。最后,基于渗透率约为30%的光储并网发电仿真系统,验证在系统出现振荡后,光储系统在所提控制策略下,具备通过快速功率调节抑制功率振荡的能力,从而实现多电源协调改善发电系统阻尼的控制目标。     

基于储能的电力系统安全调控方法

“双碳”目标下新型电力系统面临交直流系统故障耦合传播、频率与电压稳定风险上升等新的安全问题,引入储能参与安全调控的研究已逐渐成为热点。为了更有效地挖掘储能参与安全调控的能力,有必要对储能为电力系统提供安全支撑的场景、理论与技术方法进行梳理总结,并在此基础上探讨后续需要重点关注的问题及研究思路。从储能对电力系统静态安全、动态安全、交直流混联电力系统安全、主动安全技术、辅助服务市场5个方面进行总结,涉及储能与电网可靠性、储能与频率稳定性、储能与电压稳定性、储能与输电堵塞、储能与直流闭锁连锁跳闸防控等方面的研究进展,指出了关注储能备用荷电状态(state of charge, SOC)、储能与其他调控资源之间多时间尺度耦合研究的重要性,以及完善储能参与系统紧急安全调控服务市场机制的必要性,对促进储能参与新型电力系统安全调控的研究具有一定参考意义。     

飞轮储能在风电输出功率中的柔性控制研究

阐述了飞轮储能的基本结构和工作原理,介绍了含有飞轮储能装置的风电系统有功功率柔性控制策略,研究了飞轮参考功率指令值的五种获取方法,比较了其优缺点,得出功率平滑控制跟踪效果的差异。