电气化铁路背靠背光伏发电系统及控制策略

将光伏发电接入牵引供电系统,有助于推进铁路系统的节能减排以及光伏电能的就近消纳。针对铁路牵引供电系统的特殊性,首次提出一种适用于电气化铁路的背靠背光伏发电系统及其控制策略。利用背靠背变流器的直流侧输出光伏电能,根据工况动态计算两侧变流器的最优电流,实现两侧变流器的独立控制,充分利用变流器的容量对牵引供电系统进行一定的无功和负序补偿,在自发自用的发电模式下,实现光伏电能的就近消纳,同时不影响牵引供电系统的电能质量。最后,搭建了系统仿真模型,验证了所提背靠背光伏发电系统的有效性。     

光伏发电储能系统接入电气化铁路的探讨

为了实现铁路领域的节能减排和可持续发展,提出一种基于背靠背变流器将储能与光伏系统接入铁路牵引供电系统的方案。分析了系统工作原理,提出了一种上层能量管理、下层变流器控制的协调控制策略,并仿真验证了该供电方案与控制策略的正确性和有效性。     

独立光伏系统混合储能控制策略研究

对独立光伏系统中混合储能系统的控制策略进行了研究。提出了一种新的基于模式识别的仿人智能控制策略。该策略首先要求蓄电池DC-DC恒流输出,超级电容DC-DC恒压输出;然后通过观测超级电容电压识别出系统当前模式,运用规则推出蓄电池电流的改变量和蓄电池电流变化率的限制值,从而可以使蓄电池电流平稳并且随负载变化而变动。理论分析和实验证明该策略可以使超级电容优先吸纳负载波动量,蓄电池电流平稳且随负载变化而变动。该策略较好地实现了混合储能系统的控制目标,并且简便易行,有较高的性价比。     

光伏发电系统混合储能功率分配控制策略

针对光伏并网发电系统中的功率波动,可通过蓄电池与超级电容组成的混合储能装置进行补充,但混合储能装置存在储能单元容量有限引起的过充过放等安全问题,为此提出了一种考虑蓄电池和超级电容双SOC混合储能功率分配协调控制策略.该策略首先利用二阶低通滤波器对不平衡功率进行初次分配,再将超级电容和蓄电池的SOC划分为９个工作区域,根据不同工作区域进行二次功率分配.仿真结果表明该策略能有效解决储能单元过充过放等问题.     

平抑光伏系统波动的混合储能控制策略

蓄电池/超级电容混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度以及超级电容高功率密度的优势,适应用于微网。在Buck/Boost双向功率变换器与直流母线相连的独立光伏微网中,提出一种将储能系统总负荷功率滤波后,采用电流滞环控制蓄电池的充放电、超级电容提供差值功率的新型能量管理方案,以优化对混合储能系统的管理。为平抑光伏出力波动,实现对直流母线电压的控制,针对超级电容的Buck/Boost双向功率变换器,在电压电流双闭环基础上,利用输入电压、负载电流前馈环消除了二者的变化对输出电压的扰动,提高了系统的动态响应速度与控制精度;利用电容电压前馈环消除了由于负载电流大小及方向的改变对系统闭环极点变动的影响,提高了系统的稳定性。仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略

提出了电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略。首先,利用V/V变压器将两相牵引电压转换为与电网电压幅值、相位相同的三相电压,为光伏发电系统的接入提供三相平衡电网环境。然后,提出实施于三相静止坐标系中的分相电流控制策略。该策略利用相电流替代正、负序电流作为被控对象,通过对相电流的闭环控制,可在无需正、负序分离提取的条件下完成不对称与三相对称电流的注入,实现光伏发电为牵引负荷供电的自发自用运行和为电网输送功率的全额上网双模式运行。最后,仿真结果验证了所提出接入拓扑与电流控制策略的有效性。     

光伏并网发电系统及其控制策略

伴随着能源的紧张以及环境污染的日益严重,开发和利用绿色能源已经越来越多的重视。随着光伏技术的日益成熟,光伏发电已经世界公认的绿色新能源技术,光伏并网发电从理论已经逐步进入到实用阶段,并在能源结构调整扮演着十分重要的角色。依托光伏技术,可将太阳能转换为电能并实现光伏并网发,通过电网进行电能传送。本研究以光伏并网发电为研究对象,对光伏发电的背景、最大功率点跟踪控制策略及光伏并网控制进行了研究和探索。     

级联双极型大容量电池储能系统及其控制策略

针对多储能单元级联的高电压、大容量应用场合,提出一种级联双级型电池储能系统。该系统由AC/DC与DC/DC两级变换器构成,且均采用模块化多电平级联结构,具有结构紧凑、可靠性高、能量控制简单等优点。建立该系统的数学模型并分析其工作原理及约束条件,设计了多电池组荷电状态(SOC)均衡策略,有效解决了电池过充或过放的问题;针对储能系统在不对称运行条件下直流电流波动过大的问题,提出一种直流波动抑制的前馈控制策略。最后,基于RTDS对该系统及控制策略进行数字-物理闭环仿真,验证了系统结构和控制策略的有效性。     

基于Lyapunov控制策略的光伏储能型qZSI控制系统

光伏发电采用储能型准Z源逆变器(quasi-Z-source inverter, qZSI)能够降低功率波动,但非线性储能型qZSI常采用线性PI控制策略,难以达到理想的控制性能,为此提出基于非线性Lyapunov控制的储能型qZSI控制系统。首先,为满足负载功率要求,设计出储能单元能量管理系统;然后,根据Lyapunov理论为储能型qZSI系统设计出能量存储函数和控制律,并选取合适的Lyapunov控制增益;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上,在4种不同工况下对所提Lyapunov控制与传统PI控制两种控制系统做了控制性能实验仿真比较,结果表明所提Lyapunov控制系统的响应速度更快、控制精度更高、鲁棒性更强。     

光伏-储能联合发电系统运行机理及控制策略

对光伏-储能联合发电系统的运行模式进行了研究,包括整体运行模式、储能旁路模式、储能独立运行模式.提出光伏-储能联合发电系统的拓扑结构和潮流定向控制策略.基于某100 kWp光伏发电站的实际历史运行数据,进行了仿真验证,通过配备储能系统,增加了系统的可控性和可观性,实现对电网的友好接入;同时改善了系统输出特性,实现部分程...     

基于自适应VSG控制策略的光伏混合储能系统研究

【目的】当今能源转型进程中,光伏发电因清洁环保备受瞩目,并且在能源领域渗透率不断攀升,其出力随机性与波动性给电力系统稳定运行带来挑战,针对光伏发电单元并网容易引发电网的动态响应慢及稳定性差等问题,提出一种光伏混合储能系统。【方法】以光伏发电为主题,在光伏逆变器直流侧引入混合储能系统。针对蓄电池与超级电容各自工作特性,把蓄电池和超级电容经过DC/DC变流器采用有源式接法连接至直流母线,对储能单元单独制定分频控制策略,对光伏发电单元的Boost变换器采用最大功率点跟踪(MPPT)控制,并提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的策略来实现光伏逆变器的并网。在两相同步旋转坐标系下建立VSG数学模型,并分析转动惯量J与阻尼D对系统的影响,指出改进方法,进一步推导出自适应参数表达式,并对系统中一些主要关键参数进行设计。最后在Matlab/Simulink中建立光伏混合储能并网仿真模型,并分析在外界条件不变工况下本文所提改进自适应VSG控制策略与传统VSG控制策略控制下系统有功功率的输出,以及在光强变化、负载跳跃和有功功率指令跳跃给定值条件下整个系统的稳定性。【结果】通过观察各个模块相应波形,表明所建立的系统可以根据光伏出力和负载的大小关系,实时调整蓄电池的充放电功率,保证功率平衡,维持母线电压稳定。所提改进自适应VSG控制策略不仅考虑转动惯量变化,同时考虑阻尼系数的变化,可以同时抑制频率偏差率和变化量,与传统VSG控制策略对比能够进一步改善频率响应特性和输出有功响应特性。光伏混合储能分频控制可以快速平抑系统中功率波动情况,充分利用储能系统各自工作特性使系统始终处于一个稳定状态运行,有利于延长蓄电池使用寿命。【结论】仿真结果有力地证实了所提改进自适应VSG控制策略对优化光伏混合储能系统运行效能、助力分布式光伏可靠并网的可行性与优越性,为新能源电力系统稳定管控开拓新思路、提供技术支撑。     

平滑光伏功率波动的储能系统充放电控制策略研究

在光伏发电系统中配备一定的储能装置可以平滑光伏发电的功率波动,提高系统的供电可靠性,增强电网的调控能力。以光储联合发电系统为研究对象,在滤波原理的基础上,设计了一种计及电池充放电深度的储能系统充放电控制策略。该策略计及储能电池荷电状态,防止过度充放电加快其寿命老损,通过调节储能系统输出有功功率,对光伏出力波动进行动态补偿。以无锡市某屋顶光伏电站为例进行了仿真研究,仿真结果表明,所提策略能够充分考虑储能系统容量配置,最大程度的动态平滑光伏发电系统输出功率波动,有效延长储能电池使用寿命。     

储能接入电气化铁路的拓扑及控制策略研究综述

加装饱和铁芯型故障限流器是限制高压系统短路电流的有效方法,但其需要与外加的限流空心电抗器配合,导致整个限流系统占地面积和体积很大。因此,基于非正交解耦原理提出了一种紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器(compact hybrid-biased three-phase saturated core fault current limiter,CTFCL),其具有占地面积和体积小的优点。首先,提出了含非正交解耦绕组的CTFCL拓扑。其次,建立了CTFCL的等效电磁路模型,分析了其工作原理。然后,给出CTFCL的参数设计准则,搭建了220 kV的有限元模型,仿真验证了CTFCL的限流效果和电磁特性。最后,设计并研制出小容量样机,开展了实验研究。仿真和实验结果均证明了该文所提CTFCL的有效性,CTFCL对各种短路均有良好的限制效果,且对比得到CTFCL限流系统占地面积和体积较传统三相SCFCL限流系统分别减少了44%和26%,适合实际高压系统的安装与应用。

     

基于混合储能系统跟踪光伏发电输出功率的控制策略

混合储能系统兼备能量型储能和功率型储能的技术特性,可以有效缩减光伏功率的预测误差,提高将光伏预测出力作为电力调度参考的可靠性。为此,提出了混合储能系统提升光伏电站跟踪目标出力能力的优化控制策略。该策略采用内部能量协调控制和多目标优化控制的复合控制方式,合理地分配了电池与超级电容器的充放电功率,控制混合系统的出力弥补光伏电站预测功率和实际功率的偏差。通过国内某40MW光伏电站250天输出功率数据进行仿真分析,表明该策略不仅可以有效跟踪光伏的预测出力,而且能够充分发挥不同储能介质的特性,降低电池的充放电深度,使混合储能得到更好的应用。     

储能型光伏系统功率控制仿真分析

光伏发电系统输出功率易受外部环境的影响,存在诸多不确定因素.该文采用蓄电池储能单元作为光伏并网的能量缓冲装置,以控制并网的功率输出.文中建立了基于等效电路的电池储能光伏并网系统整体动态数学模型,设计相应的控制策略,对系统的输出功率进行控制,并以随机光照强度的扰动为例,对系统输出的电能质量和稳定性进行仿真研究.结果表明,...     

高渗透率光伏配电网中电池储能系统综合运行控制策略

为解决配电网中高渗透率光伏及用电高峰负荷过重带来的电压越限问题,并在分时电价政策下通过低储高发获取经济收益以降低储能作为电压控制手段的成本,提出一种电池储能系统综合运行控制策略。该策略包括电压控制和套利运作两部分,其中电压控制部分以防止电压越限为目标,建立包括电池剩余寿命(TOU)、荷电状态(SOC)、电压灵敏度特性、电池动作费用等在内的评价矩阵,选择综合评价指标最大者进行控制,以提高电压控制效率;套利运作部分以保证电压安全为前提,结合用电峰谷电价,尽量减少电池动作对节点电压的影响,选择电压灵敏度因数及动作费用最小、电池状态最优者进行控制。该方法在实现削峰填谷,改善配网电压安全,提高储能安装用户收益的同时,兼顾电池储能系统的状态变化,实现了功率在各储能单元间的合理分配,提高了动作效率,均衡了各储能单元的使用率,延长了整个储能系统的使用寿命。最后通过算例分析验证了该控制方法的有效性。     

电气化铁路分区所再生制动能量利用系统及其控制策略

电气化铁路发展迅速,其牵引能耗高、再生制动能量利用率低等问题日益突出。为有效提高电气化铁路再生制动能量利用效率,实现电气化铁路节能减排,该文研究一种分区所再生制动能量利用系统及其控制策略。首先,基于典型重载和高速铁路实测负荷数据分析,提出基于功率融通和储能的分区所再生制动能量利用系统,并分析其运行原理。为保证再生制动能量利用系统在电气化铁路复杂负荷工况下实现再生制动能量的高效利用,提出一种含能量管理层与变流器控制层的双层控制策略。其中,能量管理层接收来自相邻变电所的实时测量信息,基于变电所工况及系统模式管理,执行能量管理策略计算得到系统运行参考功率。变流器控制层跟踪能量管理层给出的参考功率协调控制变流器,实现电气化铁路的潮流管理。最后,通过仿真验证所提分区所再生制动能量利用系统及其控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提出的分区所再生制动能量利用系统及控制策略能够有效实现电气化铁路再生制动能量的转移利用与储能利用,提高再生制动能量利用率,有助于电气化铁路节能高效运行。     

新型分布式光伏-储能系统设计及控制策略的研究

提出了一种将光伏组件与储能电池有机结合构成光伏-储能单元,并在光储单元基础上组成规模可灵活配置和扩展的光伏储能系统的方法。该方法对于太阳能无人机、飞艇等对容量利用率、可靠性要求高且光照分布不均匀的应用场合具有良好的适用性,克服了集中式或普通分布式光储系统存在的稳定性差、容量利用率低和质量比功率低等不足。通过对系统体系结构及控制策略的设计,实现了任意光照条件下光伏发电功率的充分利用和储能单元的能量均衡,从而实现机载设备容量的最大化利用,解决了相关设备长期稳定运行的能源保障问题。通过对系统的拓扑结构、工作原理和控制策略的分析,并实验验证了系统的有效性。     

直流母线群控与光伏自发自用技术的应用研究

针对胜利油田青南管理区莱87区块现状,研究采用新型供电技术,应用直流母线群控与光伏自发自用技术,对供电系统进行改造,实现绿色低碳、节能降耗、智能调控目标。对直流母线群控技术、光伏自发自用技术,以及两者的组合进行了论述,给出了供电安全措施,并进行了效益分析。