基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制

鉴于太阳日照的间歇性和随机性使光伏发电输出的有功功率会随日照强度的变化而波动,进而影响电能质量、增加了对电网的冲击,在分析光伏飞轮储能系统的结构和特性的基础上,提出了一种基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制,利用Matlab/Simulink平台,通过算例仿真分析了光伏飞轮储能系统的飞轮转速、功率输出状况及平滑系数,并与无飞轮储能、简单飞轮储能两种装置进行了比较。结果表明,基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制方法较大程度地减小了平滑系数、有效提高了功率的平滑输出、减小了对电网的冲击,验证了模糊控制的有效性和可行性。     

Flywheel energy storage systems for a 1.5 MW wind generator applications

飞轮储能在电网级别调频、风力发电平滑输出以及分布式发电和微网等领域均具有技术优势。本文研究了应用在1.5 MW风机上的飞轮储能系统,实现了功率平滑输出的目的,确定了飞轮储能系统技术指标并设计了总体方案,分析了飞轮储能系统的电动机/发电机的工作模式,为进一步能量转换系统的开发提供了依据。     

基于风储系统和交叉粒子群算法的飞轮储能优化配置

风力发电是绿色能源开发利用的重要方向。将储能系统与风电场结合,建立风电场储能联合的发电系统是提高集成风电可靠性的一种有前景的解决方案。飞轮储能设备具有响应速度快的特点,因此适用于风电场中平滑风力发电输出功率的波动。在选用飞轮储能设备的基础上提出了一种基于经济效益的飞轮储能配置方案。首先采用小波包分解的方法提取风功率数据的低频分量作为数据基础,建立经济效益的数学模型,并采用交叉离子群算法对飞轮储能设备的配置方案进行寻优。在此基础上利用大容量的飞轮储能设备对长时间尺度风电场输出的日间功率波动进行平滑。利用Matlab软件进行仿真实验,验证了飞轮储能设备可有效平滑风电场输出功率波动,并具有较好的经济效益。     

平抑风电功率波动的飞轮储能系统容量配置方法北大核心CSCD

为使风电场有功功率变化满足国家标准中有功功率变化限制的推荐值范围,采用飞轮储能系统平抑风电场有功功率输出。基于低通滤波方法,由飞轮储能系统响应风电场有功功率输出的高频成分,降低并网功率波动对电网一次调频的影响。通过建立不同截止频率和不同飞轮储能系统功率容量下的双层寻优模型,得到满足飞轮储能系统约束条件、风电并网有功功率变化要求和经济性指标的最优化飞轮储能系统容量。建立飞轮储能系统模型,仿真验证飞轮储能系统能够较好地响应功率指令,有效平抑风电功率波动。     

含分布式新能源和机电混合储能接入的微网协调控制策略北大核心CSCD

含分布式光伏等新能源接入的微网作为大电网的补充目前应用日趋广泛,但是随着新能源在微网系统中的占比比例不断增加,其出力的波动直接影响到微电网系统整体的稳定性。飞轮储能属于功率型储能系统,能够适应短时高频次充放电,相比于超级电容系统其环境适应性更好且全寿命周期内无污染。飞轮与电池储能系统相结合能够平滑分布式新能源出力波动,提升微网系统稳定性,但是飞轮储能和电池储能运行特性差别较大,控制难度较高,目前在微网系统内应用较少。本文设计了一种含分布式光伏、电池/飞轮机电混合储能系统接入的交直流混合微网运行拓扑,并在此基础上提出了基于电池/飞轮机电混合储能系统的微网系统协调控制策略,根据飞轮和电池剩余容量的不同,将混合储能系统划分为不同状态,以此为依据同时考虑不同类型储能系统输出额定功率和分布式新能源功率波动大小,对飞轮和电池的充放电电流进行调节,从而减小由于新能源接入引起的微网内功率波动。本文基于MATLAB/Simulink环境搭建了基于交直流混合母线的微网系统,仿真结果验证了所提微网协调控制策略的有效性。     

重力/飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性北大核心CSCD

为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析,构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型;然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下,机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化;最后建立了综合物理储能系统的仿真模型,并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究,设计了综合储能系统的能量管理和控制策略,并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究,验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。     

考虑飞轮储能的风电场有功功率平滑控制

在风电场增设飞轮储能装置可以有效地平抑风电场的功率波动,提高电网的风电接纳能力。本文采用在风电场出口母线处接入飞轮储能装置,通过分析风电系统和飞轮储能装置的特性,提出了一种基于瞬时功率理论的有功功率平滑控制策略。在传统低通滤波器的基础上,增加高通滤波器,对网侧有功功率的快速扰动成分进行处理,最终通过低通、高通滤波器来获得飞轮装置的补偿功率,达到对网侧有功功率波动进行抑制的目的。最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,文中的控制策略可以较好地实现电网侧有功功率的平滑控制,减小有功功率波动。     

Power smoothing control for wind farms using flywheel based energy storage

在风电场增设飞轮储能装置可以有效地平抑风电场的功率波动,提高电网的风电接纳能力。本文采用在风电场出口母线处接入飞轮储能装置,通过分析风电系统和飞轮储能装置的特性,提出了一种基于瞬时功率理论的有功功率平滑控制策略。在传统低通滤波器的基础上,增加高通滤波器,对网侧有功功率的快速扰动成分进行处理,最终通过低通、高通滤波器来获得飞轮装置的补偿功率,达到对网侧有功功率波动进行抑制的目的。最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,文中的控制策略可以较好地实现电网侧有功功率的平滑控制,减小有功功率波动。     

Design of a coordinated control unit for the charge process of a flywheel energy storage unit based on passivity and backstepping methods

针对非线性因素在飞轮储能单元之中产生的不利影响,文章基于双输入的飞轮储能系统提出了一种分步设计方法;通过Backstepping控制和无源性设计思想的有效结合,使系统转速和电流达到稳定输出。首先,基于双输入飞轮储能单元的充电模型,由Backstepping方法设计飞轮储能系统的 轴控制器;再者,利用协调无源性设计系统的 轴控制器,使得整个系统达到反馈无源,保证了系统的渐近稳定性。整个设计过程没有采用任何线性化处理,保证了整个控制律在非线性系统中的适用性,有效地提高了系统的稳定性能。通过仿真结果的对比可知,所提控制策略的有效性和正确性。     

Flywheel based energy storage systems and their engineering applications

飞轮储能系统是一种具有广阔应用前景的机械储能装置.本文介绍了飞轮储能系统的原理和基本结构,并阐述了飞轮储能系统在相应工程领域的应用情况.     

Flywheel array energy storage system

飞轮储能系统将能量储存在高速旋转的飞轮转子中,具有高功率密度,无环境污染,使用寿命长,运行温度范围广,充放电次数无限制等优点,已获得了广泛的应用.将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统,是获得大容量,高功率储能的解决方案.文章首先论述了飞轮阵列储能系统的国内外发展现状与要解决的关键问题, 然后详细给出了飞轮阵列储能系统的设计方法,并联拓扑结构与控制策略.随着飞轮储能单元并联技术的逐渐成熟,飞轮阵列储能系统应用领域将逐步扩展到电力系统调频,间歇式可再生能源发电等领域,并将在提高电网对可再生能源的接纳能力等方面发挥重要作用.     

磁悬浮储能飞轮技术研究及应用示范

飞轮储能系统是利用飞轮加、减速旋转实现电能与机械能相互转换的装置。介绍了飞轮储能的基本原理以及磁悬浮储能飞轮研究的关键技术,并对飞轮储能的目标市场进行分析。     

新型飞轮储能技术及其应用展望

简要介绍了新型飞轮储能系统的工作原理和基本结构,并从关键技术发展及应用研究的角度出发,系统地介绍了飞轮储能系统的研究情况和今后的发展方向,还对飞轮储能和其他储能方式的特点进行了详细比较。飞轮储能系统具有的诸多优点,有着广阔的应用前景。     

改善风电并网电能质量的飞轮储能系统能量管理系统设计

设计了应用于改善电网电能质量场景下飞轮储能系统的双层结构能量管理系统,其中能量管理系统的上层——决策管理层利用模糊算法,考虑飞轮储能系统状态和平抑风电功率波动需求来确定飞轮储能装置的充放电功率参考值,下层——调度控制层通过双环控制背靠背双PWM变流器实现飞轮储能与电网间的功率交换。在Matlab/Simulink下仿真分析飞轮储能的运行状态和比较风电场采用飞轮储能调节有功功率前后的公共连接点(point of common coupling,PCC)处电压波动,仿真结果验证了飞轮储能系统能量管理系统的有效性,可提高储能装置的利用效率,改善电能质量。     

风光联合发电系统的储能容量优化配置方法

随着可再生能源大规模接入电网,风力发电和光伏发电的不稳定性威胁着电网的安全稳定运行。储能系统作为一种可调度的能源,可实现可再生能源输出功率的平滑输出。通过分析风光联合发电系统输出功率特性,提出采用平抑指标和平滑效果评价指标对比分析滑动平均法和最小二乘法滤波效果,用于确定蓄电池储能配置的参考输出功率。在获得平滑后的功率曲线后,根据提出的曲线局部平滑指标和总体平滑指标,综合考虑蓄电池投资成本和平滑效果优化配置储能容量。最后,采用某地区实际的风光资源历史数据,验证了所提方法的可行性。     

MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用

针对风光等新能源对短时高频次储能的需求,本文开展了MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用研究。基于飞轮储能阵列的系统组成、工作原理和拓扑结构,首先开展了飞轮储能阵列系统设计,并在此基础上对风光储能基地增加飞轮阵列方案进行介绍。最后,基于搭建的飞轮阵列系统,分别于天津和青海风光储能基地开展了实验测试。测试结果表明:经过上千次的充放电循环,飞轮阵列系统运行稳定、可靠,其功率、容量和响应速度等均具有显著优势,为参与新能源调频任务奠定基础。     

抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法

建立了一台容量为300 MW的抽水蓄能机组功率模型和容量为25 MW的飞轮储能阵列模型并分析了各自的充放电特性。然后,为了达到抽水蓄能机组综合调频指标提高至2倍,同时减小机组磨损进而降低损耗成本的目标,基于水电机组斜坡输入控制策略和飞轮储能阵列荷电状态(SOC)分段控制策略,提出了一种抽水蓄能-飞轮混合储能系统的协调控制策略。最后,根据某额定功率为300 MW的抽水蓄能机组历史运行数据,通过仿真实验验证了所提出的混合储能系统协调控制策略。结果表明：在电网二次调频过程中,提出的混合储能系统协调控制策略将抽水蓄能机组的综合调频性能指标提高2.29倍以上,能够显著减少抽水蓄能机组平稳运行阶段的频繁输出调整、进而降低损耗成本并提高抽水蓄能机组的稳态运行特性,同时保证飞轮储能阵列的SOC维持在合理水平。     

混合储能辅助风电场平滑出力的功率配比方法研究

随着风电渗透率的增大,风电并网时对电网产生的波动也逐渐增大,采用储能系统对风电场出力进行平滑处理,可以使风电满足规定的并网要求.针对风电场出力波动成分的频率范围较宽的问题,采用混合储能系统(飞轮+电化学储能)进行不同波动频率成分平滑,提出一种运行数据驱动的混合储能容量配置方法,利用抗脉冲平均滤波法对风电场出力数据序列进...     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动,发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

微电网环境下飞轮储能系统信息建模与分布式运行机制

主要研究了在微电网具有分布式发电及设备运行机制环境中,飞轮储能系统的信息建模方法与分布式运行机制。应用IEC61850机制,建立微电网环境中的飞轮储能系统的信息模型,以将具有机电一体化设备特征的飞轮储能系统顺利转化为电力系统领域内的生产设备,并有效地与周围其他电力设备进行通讯与信息交换。重点说明了信息模型内部逻辑节点的建模方法。在基于IEC61850机制的飞轮储能系统信息模型基础上,进一步综合应用IEC61499分布式控制机制规划与描述FESS的充放电运行过程,研究了逻辑节点向标准功能块的转化方法。通过IEC61850和IEC61499对微电网中的飞轮储能系统综合应用,说明了2种机制结合应用的有效性,同时也为有效控制电力系统中飞轮储能系统的充放电过程提供技术途径。