考虑光伏预测误差兼顾平抑波动的双层储能运行策略

为满足新能源发电并网要求、保证电力系统稳定运行,针对间歇性新能源发电的不确定性及波动性给电网设备稳定运行带来的安全问题,文中提出一种以补偿预测误差和平抑并网功率波动为目标的双层规划模型。首先,构建容量与误差满足率特性曲线得出最优储能容量,提高储能系统的经济性。其次,上层规划模型以预测误差最小为目标,建立储能系统充放电功率分配策略,并考虑储能电池循环寿命,设置非必要补偿值以避免其过充过放;下层规划模型以并网波动率最小为目标函数,采用模型预测控制算法对补偿后的光伏出力进行超前滚动优化控制,实现对光伏出力波动的平滑。最后,以上述模型为基础建立模型评估指标函数,以新疆某21 MW光伏电站为例进行算例分析,验证了策略的可行性。     

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。     

储能电池平抑光伏发电波动的应用

合理的储能技术能够有效缓解光伏发电对电网带来的负面影响。该文在验证了光伏波动低频特性的基础上,提出利用储能电池平抑光伏出力短期波动的运行策略及储能电池最优容量的评估方法。通过光伏出力预测,控制储能电池的存储与输出功率,减小光伏出力的不确定性。基于储能电池单位成本下最长利用时间,建立电池最优容量的数学模型。通过实例验证,总结了影响电池最优容量的关键因素,在实现光伏出力可调节的前提下,最大效率地利用储能电池。     

基于电池储能系统的风功率波动平抑策略

为平抑风功率中的分钟级波动,在分析波动概率特性的基础上构建了基于双电池组拓扑结构的风-储混合电站。根据电池技术特性设计了电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的在线运行策略,即两组电池分别处于充、放电状态,根据风功率超短期预测结果,交替平抑风功率中的正、负波动分量。一旦任何一组电池到达满充或满放状态,则同时切换两组电池的工作状态。提出基于蒙特卡罗模拟的BESS运行仿真模型,在历史数据的基础上对BESS在典型时段内的运行进行了模拟。基于某风电场实测数据的仿真结果表明,基于双电池组拓扑结构的储能系统可在不显著消耗电池循环寿命的情况下有效平抑风功率中的波动分量。     

平抑光伏并网功率波动的混合储能系统优化调度策略

提出了一种光伏(PV)的最大功率跟踪工作点控制和混合储能系统(HESS)协调平抑光伏并网功率波动策略,通过PV和HESS间的密切配合,能有效将PV并网功率波动抑制在电网可接受范围内。采用了多目标非线性约束模型对HESS中电池和超级电容的充放电功率进行优化调度,调度过程中充分考虑了HESS的寿命、偏离校正以及充放电效率;给出了基于滑动平均算法的PV的最大功率跟踪工作点动态控制方法。此外,采用K均值聚类算法构建了3种典型的PV功率波动场景,对所提策略和利用HESS平抑PV功率波动的传统策略进行了对比分析,结果表明:所提策略既能取得良好的平抑PV功率波动效果,还能降低HESS的运行损耗、延长其使用寿命。     

平抑光伏出力波动的混合储能系统控制策略

针对由电池和超级电容器构成的混合储能系统,设计了一种平抑光伏出力波动的储能控制策略。基于含阀值判断的低通滤波算法制定储能系统总充放电功率,在平抑光伏出力波动的同时避免对储能系统的过渡调控。综合考虑储能介质充放电状态,基于滑动平均原理制定储能介质的功率分配策略,以充分发挥不同储能介质的优势,优化储能系统的整体运行性能。仿真分析验证了所设计控制策略的有效性,储能系统可以较小的调控代价完成对光伏出力波动的平抑,且超级电容器平抑功率波动的快变分量,有效降低了储能电池的充放电次数。研究结果对混合储能系统在平抑光伏出力波动中的应用提供了理论参考。     

储能电池平抑风功率波动策略

为了平抑风功率波动,并优化风电场出力特性,基于双电池组拓扑结构的电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)提出了在短期内平抑风功率波动的新型控制策略。该策略基于即时控制策略,把未来风功率波动对当前储能电池充放电行为的影响纳入考虑范围。双BESS则根据策略需求进行充电或放电,任一电池组电量达到满充或满放,则两组电池的工作状态同时切换。在新型控制策略中通过风电预测并结合滚动优化法实现双BESS动态控制。实践表明该策略在风电出力特性上不仅取得了较好的平抑效果,而且能降低因储能容量不足引起的瞬时大功率波动。在电池特性上,由于采用双BESS,很大程度上降低了电池充放电次数,延长了电池寿命。     

平抑新能源功率波动的混合储能协调控制策略

针对能量型储能系统和功率型储能系统互补控制技术,本文研究了应用于微电网中混合储能系统的有功功率分级分配方法与平抑风电功率波动的混合储能协调优化控制方法,利用蓄电池平抑风光输出功率的低频波动分量,利用超级电容平抑风光输出功率的高频波动分量,混合储能系统大大提高了风光并网后的稳定性与可控性。结合微电网架构模型以及风光等发电单元的数据,控制策略应用于浙江某海岛微电网示范工程改善了电能质量,增加了微网经济效益。     

用于混合储能平抑光伏波动的小波包–模糊控制

采用能量型储能和功率型储能组成的混合储能系统平抑光伏输出功率波动。利用小波包分解可获取更多信号细节信息的优点,综合分析光伏功率信号的幅频特性、储能的性能特点,将光伏功率信号分解,得到光伏平抑目标功率和不同类型储能的充放电功率。充分考虑实际工程应用中实时控制对运算速度的要求,并通过阈值判断补偿滤波延迟效应。采用模糊控制方法对功率型储能的荷电状态(state of charge,SOC)进行自适应控制,实现功率的优化分配,提高平抑效果。算例结果表明,所提控制策略能够充分利用不同类型储能的性能优势有效平抑光伏输出功率波动。     

基于数字孪生混合储能的风电功率波动平抑策略

针对风电出力的波动性和预测的不准确性,提出一种基于数字孪生混合储能(digital twin hybrid energy storage,DTHES)的控制策略,对储能设备的运行效率进行优化.该策略综合考虑了风电并网波动、预测模型误差和储能设备的使用效率.首先,将注意力机制(Attention)引入门控循环单元(gat...     

储能逆变器预测控制误差形成机理及其抑制策略

在大功率储能系统中,由于储能逆变器开关频率低,采样、计算等引入的延时将恶化输出电能质量甚至引起系统的不稳定。采用预测控制可消除储能逆变器控制中延时的影响,但预测值受模型精确程度和输入扰动的影响与实际值存在差异。在储能逆变器数字化预测控制策略的基础上,推导预测误差与直流电压、负载电流和模型参数误差之间的传递函数,然后分析预测误差对逆变器数字化控制的影响,从而提出一种基于输出误差积分量和状态预测值的全维状态反馈控制策略,其外环采用输出电压误差积分以抑制预测误差,控制器采用后向差分形式的积分环节消除输出电压反馈引入的延时影响。该控制策略可有效消除逆变器控制中的延时,并且抑制了预测控制中的误差。最后设计一台30 kW 原理样机,输出稳态误差由9%降到1%,验证了所提控制策略的正确性。     

并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制研究

为实现光伏发电站储能功率波的全面化协调调度,促进并网控制策略快速成型,提出一种并网型光伏发电站储能功率波动的平滑控制方法。根据储能并网主电路的传输形式,选择性连接相关的滤波电感元件,结合波动电子的现有存储情况,判定光伏发电行为所属类别,完成并网型光伏发电站储能系统设计;在此基础上,定义唯一的功率波动目标,通过预测波动节点短期平滑特性的方式,确定控制矢量条件的调节域范围,实现并网型光伏发电站储能功率波动平滑控制研究。对比实验结果表明,应用平滑控制方法后,发电站储能功率波动的上限数值下降、下限数值上升,有效解决了全面化并网控制策略成型缓慢的问题。     

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.     

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。     

一种混合储能光伏发电系统的功率预测算法

对混合储能光伏发电系统进行了优化配置,加入完善的光伏功率预测算法,可以减少储能单元深度充放电的次数,延长储能单元的使用寿命,提高系统的能量利用率.提出了基于趋势移动平均法的超短期光伏功率预测数学模型,模型以部分历史数据为输入量,通过数据处理,得出预测量可提高和改进现有光伏功率预测算法的平滑效果.通过在多云天气环境下的实验,验证了该光伏功率预测算法可以达到及时跟踪并平滑光伏波动、减小储能单元容量的功能.     

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

计及负荷储能特性的微网荷储协调联络线功率波动平抑策略

以微网整体参与市场交易为背景,计及直接控制负荷的储能特性,提出采用电池储能和直接负荷控制(DLC)协调的微网联络线功率波动平抑策略。将DLC视为储能资源的调控行为,建立基于负荷储能特性的DLC模型。在此基础上,以经济效益最大为目标,考虑DLC作用,基于两阶段随机规划优化微网短期交易行为。以经济性和不影响用户用能体验为原则,提出考虑负荷运行状态的微网联络线功率波动完全平抑方案。最后,通过仿真算例验证了所提策略的有效性。