基于联合概率分布的风光互补发电系统优化配置

为提高风光互补发电系统效率、降低建设成本和增强供电可靠性,提出一种系统优化配置的设计方法。综合考虑风力发电和光伏发电出力的相关性及储能蓄电池寿命等因素,建立以系统发电成本最低为目标和以负载失电率为约束条件的优化函数,用改进和声搜索算法对目标函数进行优化。整个求解过程通过二次优化完成,在初次优化结果的基础上,对得到的风电机组功率根据市场实际情况进行修正,然后对目标函数重新优化,最终得到光伏发电和储能装置容量的优化结果。通过实例对提出的优化配置方法进行模拟验证,结果表明经过优化配置后的风光互补发电系统能够满足负载供电需求并降低建设成本。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

风光互补提水系统的研究与开发

为解决偏远地区供水供电问题,根据不同的容量和用途开发2套风光互补提水系统及其对应的控制器。针对有蓄电储能的低压小功率系统,研究并制定简单高效的控制方案和基于蓄电池荷电状态的运行模式。针对无蓄电储能的高压大功率系统,提出以风电、光伏与水泵的协调控制方法保证风能与太阳能的利用率和系统的稳定性。对控制器产品样机和系统运行特性进行实验验证。     

基于净功率频率分解的微电网混合储能 优化配置研究

微电网利用储能系统、微型燃气轮机等能够快速响应负荷和间歇式能源功率变化的可调节资源,平抑风光出力的波动性,提高电源出力和负荷的匹配性,形成能够基本实现内部功率平衡的供电网络,降低间歇式电源并网对电网安全运行造成的影响。蓄电池等能量型储能的能量密度高,但频繁充放电会快速降低电池使用寿命;超级电容等功率型储能的能量密度低,但功率密度高,并且可充放电次数多。研究了微电网中采用蓄电池和超级电容组合的混合储能系统优化配置方法,利用快速傅里叶变换对一个控制周期内的微电网净功率进行频谱分析,确定混合储能系统的输出功率,建立了以混合储能配置成本最小化为目标的优化模型,并采用粒子群算法进行求解,最后通过算例验证该方法的有效性。     

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

独立运行风光互补发电系统能量优化管理协调控制策略

针对系统运行工况复杂、供电稳定性和安全性要求高的特点,深入分析并给出独立运行风光互补发电系统能量流动及工作模式转换关系图,采用风电优先、光电次之、蓄电池辅助的电能分配原则与功率供需动态平衡的能量优化管理机制,提出包括能量管理与工作模式控制、风力发电控制、光伏发电控制和蓄电池充放电控制在内的功率协调控制策略。风力和光伏子系统控制均具有功率电压双闭环控制结构,功率外环采用基于梯度变步长MPPT算法或基于梯度信息LPTC算法产生最佳功率点电压,电压内环实现最佳功率点电压的自动、快速、无差跟踪,同时可实现MPPT和LPTC算法之间的平滑切换。仿真研究结果表明,本文所论能量优化管理协调控制策略能够根据风速、光照强度、负载的变化及蓄电池工况,协调风力发电、光伏发电子系统和蓄电池的工作状态,实现系统不同工作模式下自动运行及合理转换,保持能量供需动态平衡,实现系统的优化及可靠运行。     

光储联合系统中储能电站的能量管理

为提高储能设备利用率,实现储能电站能量的合理管理,以浙江地区某光伏电站配置的MW级储能电站示范工程为背景,针对现有单应用模式下储能装置容量和功率存在富余的特点,文章提出了一种平抑波动和分时电价相结合的储能装置控制方案。根据光伏出力特点,在光伏波动较强时进行光伏波动平抑,在光伏出力较弱时,根据储能装置剩余容量(state of charge,SOC)的实际情况,结合当地负荷变化曲线,实施分时电价策略。仿真实验表明,该控制方案维持储能设备SOC在合理范围的前提下,能及时平抑白天光伏的波动。同时在一定程度上实现了对负荷的削峰填谷,提高了储能设备利用率,实现了储能电站能量的合理管理,为项目后续示范应用提供了理论依据与技术支撑。     

储能系统对间歇式新能源电站并网特性的影响分析

摘要： 针对风电和光伏为代表的新能源电站有功出力波动给电网安全稳定带来的不利影响,给出了利用储能系统平滑间歇式电源有功出力的解决方案,并基于DIgSILENT PowerFactory,建立风光储混合新能源电站模型,对其并网运行特性进行研究。结果表明,储能系统可有效平抑风光联合出力的波动,提升有功功率的可控性,改善电能品质,且对于新能源电站低电压穿越能力的提升具有积极意义。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。     

交流微电网能量管理双层控制系统及其策略研究

为满足分布式电源和微电网技术发展的需要,针对含有光伏发电系统、风力发电系统、双馈风电模拟实验平台、储能系统以及负荷的微电网实验系统,设计开发了微电网能量管理双层控制系统,即本地智能控制层和专家协调控制层;分析了交流微电网在并/离网两种状态下的实时能量管理策略和锂电池储能系统经济运行模型;最后在该微电网实验系统主控单元中完成了对能量管理系统的调试,运行结果验证了所提能量管理策略的有效性和实用性。     

孤网运行微电网中混合储能管理与控制策略研究

对孤网运行风光互补微电网电压频率控制和混合储能功率分配问题提出了混合储能管理控制策略,该策略将混合储能中锂电池设定恒功率和压频电源两种模式,对超级电容器采用电压/频率控制。锂电池作恒功率电源时,根据发电预测和负荷预测结果平复系统波动;超级电容器则依据电压/频率控制补偿系统实时功率缺额,保障微电网稳定运行。为此在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,进行了孤网运行、能量分析、模式切换三次仿真,结果表明该策略正确。     

风光互补发电系统的协调控制

通过对风光互补发电系统能量流动和运行特性的分析,归纳总结出系统的4种运行模式和15种工作状态,提出了一种包括最大功率跟踪控制、负载功率跟踪控制、蓄电池充放电控制和系统保护运行等控制策略的协调控制方案。该控制方案根据气象条件、负载和蓄电池工况,进行不同运行模式和工作状态之间的转换,并完成相应的控制策略,从而实现风光互补发电系统的优化及可靠运行。仿真结果验证了该文所论述协调控制方案的正确性和可行性。     

含小水电集群的互补微网混合储能容量配置

针对功率型和能量型储能装置的特点,提出了一种由小水电群等多种分布式能源构成的微电网混合储能容量最优配置方法。基于风、光、水年出力特性曲线与全网年负荷曲线,以购置成本、运行与处理成本为目标,系统储能容量、微网瞬时功率、系统最小功率、蓄电池放电深度以及超级电容充放电电流与电压等条件为约束,采用自适应遗传算法对目标函数进行求解,得到混合储能系统中蓄电池和超级电容的最优容量。结果表明,较之传统的蓄电池储能系统,混合储能系统可以大大减小购置与运行成本。     

考虑风光互补的输储联合规划方法研究

针对可再生能源电站和输电网的联合规划问题,提出了一种考虑风光互补特性、储能系统的运行特性和输电线路规划的输电网大规模接纳风能和光能的联合规划方法,其规划目标是在大规模风光并网的前提下,使年弃风成本、年弃光成本、储能投资成本和输电线路扩建成本的总成本最小;建立提升风光接纳能力的储能配置与输电线路联合规划模型,提出风光互补程度、电源损失率和风光储混合电力系统贡献率3个指标来进行评价,并进行算例分析。仿真结果表明,所提输储联合规划方法可以有效地限制对原有网架的扩建,合适风光配比可以进一步节约电网投资和运行成本,并提高系统的稳定性和有效性。     

风光储微电网系统容量配比分析

受自然环境、交通等条件制约,西藏自治区的一些偏远地区尚未实现大电网覆盖,电力供应严重不足。以双湖县为例,依托当地丰富的可再生资源,建立以光伏、风电、储能为主体架构的光、风、储能互补型微电网,并根据当地用电负荷要求,在分析各类电源出力特性的基础上,确定了微电网中各类电源的容量配比,结果对类似地区建设微电网具有较好的借鉴意义。     

计及混合储能荷电状态的光伏直流微网功率分配策略

针对光伏直流微电网中光伏出力和负荷投切产生的功率波动,将锂电池和超级电容器构成的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）运用在直流微网中可以平抑系统功率波动和稳定直流母线电压。在考虑超级电容荷电状态（SOC）的二次功率分配的基础上,提出一种基于光伏单元,混合储能系统和负荷三者协调运行的控制模式。根据光伏电池出力情况和负载消耗功率的关系以及各储能单元间SOC的不同,将光伏直流微电网分为4种运行模式,实时调节各储能单元的出力情况,使系统各微源间的功率达到动态平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个含混合储能系统的光伏直流微网仿真模型,结果表明所提控制策略既能稳定运行在各种工作模式,又能保证直流微网系统稳定可靠运行的前提下优化各微源间的出力,验证了该控制策略的有效性和准确性。     

考虑超级电容荷电状态的光伏发电系统功率控制研究

针对光伏出力的波动性和间歇性,文章将蓄电池和超级电容器相结合的混合储能系统HESS(Hybrid Energy Storage System)应用到光伏并网系统,实现了光伏系统的功率平滑,平衡能量,提高并网电能质量。同时考虑到低通滤波法在进行功率分配时存在滤波时间常数难以计算的问题,就蓄电池与超级电容提出一种由超级电容荷电状态(SOC)来反馈二者功率分配的控制策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。仿真结果表明:与低通滤波法相比,文章所提功率分配控制策略延长了蓄电池的使用年限,防止了超级电容器的过充、过放,而且实现了单位功率因数并网。     

基于正负效益的储能削峰填谷容量配置

系统负荷的波动一定程度上限制了风、光发电并入电网,不利于对新能源的开发利用。分析了风光发电出力反调峰特性,提出利用储能装置对系统负荷进行削峰填谷,来减小系统负荷的波动幅度,拟合了风、光电出力与负荷特性,消纳更多新能源。建立了储能装置对系统负荷削峰填谷与相应配置储能容量间的数学模型,并以经济性为目标,储能的成本及寿命等问题为约束条件,综合储能带来的电量效益、环境效益、运行效益等,配置最优的储能容量,使储能达到经济实用效果。最后,以某区域风光互补发电系统配置储能容量实例进行对比分析,证明此储能配置数学模型的可行性。     

风光互补发电系统作为核电站补充应急电源的研究

分析了风光互补发电系统的发展现状,提出了风光互补发电系统作为核电站补充应急电源的设想,并详细阐述了风光互补系统应用于核电站需要解决的若干问题,涉及系统容量及控制结构、互补系统最大功率点跟踪、能量转换及新颖的高效储能方式等。     

考虑源-储特性的分布式电源并网阶段优化与评估方法

风光发电的随机性和波动性增大了分布式电源协调供电的难度。针对该问题引入储能电池平抑风光波动,采用阶段式优化与评估方法对含风电、光伏等分布式电源的配电网配置进行研究。第1阶段考虑负荷有功网损灵敏度的影响,确定风光电源的接入位置和容量;第2阶段首先以网损最小为目标确定储能电池的安装位置,然后综合考虑投资成本、电压稳定及弃风弃光率建立多目标函数,采用模拟退火-粒子群混合算法优化储能容量;第3阶段考虑风光出力的不确定性,采用概率潮流对储能平抑前后的电压和网损进行评估。最后,结合东北地区某实际配电系统进行仿真分析,验证该文方法的正确性和有效性。