基于改进型一致性算法的储能SOC均衡控制方法

针对光伏、风机等具有不受控性和波动性的分布式发电系统（DGS）大规模并入电网造成的储能单元出力不均匀和荷电状态（SOC）不均衡的问题，基于多代理系统提出了一种基于梯度补偿的改进型一致性算法。将DGS、退役动力电池储能系统（DPBESS）和电网共同组建成多代理微电网系统。在改进一致性算法基础上设计了SOC均衡控制方法，加快了无中心控制器的储能系统SOC均衡速度，保证了微电网内能量的供需平衡。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。     

基于储能实时修正双环控制的微电网能量管理方法

提升各类可再生能源(RES)高效并网发电是应对全球环境恶化、能源短缺的有效方法。但各类能源的出力特性不同,如何有效分配使用各类能源是目前微电网需要解决的主要问题。针对此问题,采用冷热电联产(CCHP)与储能系统相结合的运行方式,利用优化算法分层控制微型燃气轮机出力和储能系统的充放电功率,综合协调光伏、风电、微型燃气轮机输出和用户负荷需求,解决能源出力和负荷需求分布不对等问题,实现RES高效使用。其中,针对储能系统充放电控制,提出一种基于预测数据实时修正的能量管理方法,可以减小预测误差对储能系统充放电控制的干扰,提高能量管控的灵活性。实测数据试验结果显示,与固定阈值法和自适应算法相比,所提算法在充分利用各类能源基础上有效起到了削减负荷峰值的作用,减小冲击负荷对电网的影响,实现了能源的经济、优化利用。     

基于伪滑模控制的模块化超导储能系统电网电压补偿算法

提出了一种基于伪滑模控制的模块化超导储能系统电网电压补偿算法。该算法以滑动模态为核心,采用具有滞环的变结构控制有效降低了标准滑模控制的抖动问题,使换流器能够快速补偿负载端电压凹陷并滤除电网谐波,保证电压敏感负荷在电压受到干扰的情况下正常工作。基于级联型换流器数学模型,分析了伪滑模变结构控制的工作特性及其与电路参数之间的关系。仿真结果表明,采用滞环伪滑模控制的超导储能系统能够在系统干扰较大的情况下保持控制的稳定性,迅速跟踪指令信号,动态响应时间在1ms之内,具有良好的鲁棒性与实时性。     

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。     

基于储能系统的风电场无功功率优化控制研究

提出了一种基于储能系统的双馈风电场无功功率协调控制策略,该控制策略根据并网电网的实时运行状态和控制要求,确定风电场和储能系统的运行模式,并进行各种运行模式对应的并网电网的无功功率需求指令的整定计算。在此基础上,通过分析由双馈机组组成的风电场的实时无功调节能力,同时考虑储能系统的调节容量,确定无功功率指令在储能系统、风电场和外部电网的三级协调分配策略,包括储能系统、风电场和外部电网的一级分配原则,风电场各机组之间的二级分配原则和单台风电机组定子和网侧变换器之间的三级分配原则。实际仿真算例表明,所提策略能够充分发挥储能系统和风电场的快速无功调节能力,有效提高并网电网运行效率和并网电网的电压稳定性。     

风储联合发电系统参与频率响应的模型预测控制策略

储能电池的柔性控制作用使其在参与电网调频方面具有优势,将风电和储能相结合,构成风储联合发电系统参与电网调频,具有协同增效的优势。为此,基于模型预测控制方法,提出风储联合调频策略。该策略在考虑风电场和储能各自约束条件的前提下,通过求解滚动时域最优控制问题协调了两者之间的出力分配,并使用滚动时域估计方法来实时估计电网的有功功率不平衡量,从而可根据更准确的系统状态信息来计算最优控制量。最后对提出的策略进行了仿真分析,结果表明该策略能够提高电网的调频性能。     

基于飞轮储能的并网风电功率综合调控策略

为了使储能系统在抑制风电功率波动的同时能够响应电网频率的变化,提出一种基于飞轮储能(FESS)的风电功率综合调控策略。在分析同步发电机电网频率响应过程的基础上,设计了飞轮储能的功率控制器结构,并对其参数进行配置。在MATLAB/Simulink环境下进行了数字仿真研究,结果表明,所提出的控制策略能够使风电出力具有类似于同步发电机的惯量响应特性,同时使飞轮储能可以在功率控制和频率控制2种工作模式下灵活切换,从而有效改善风电功率的并网特性。     

基于模型预测控制的厨余垃圾处理厂分布式发电系统优化调度

在厨余垃圾处理厂中,为了充分利用分布式光伏发电系统,满足厂用电需求,减少电网用电量的同时降低对电网的冲击,提出基于模型预测控制的分布式发电系统优化调度策略。首先,对分布式光伏发电系统出力进行日前预测,结合厂用电计算出对主网用电量的需求计划。然后,基于模型预测控制对储能系统出力进行滚动优化调度,通过合理调整储能系统出力来平抑分布式光伏发电系统出力预测误差。最后,以某厨余垃圾处理厂实际算例进行验证,并对其经济效益与环境效益进行测算,结果表明所提策略具有较高的环境和经济效益。     

基于频率响应特性的储能辅助电网调频方法

新能源渗透率的提高，增加了电网频率控制的复杂度，储能辅助电网调频能在一定程度上缓解该问题，但受储能运行的安全性与经济性约束，需要调频措施更具针对性。本文对此展开研究，提出一种基于频率响应特性的储能辅助电网一次调频方法。首先，在储能辅助电网调频模型基础上，选择惯性加下垂的储能辅助电网调频综合控制方法，通过电网频率变化率(rate of change of frequency，RoCoF)、频率偏差与调频需求的关联性分析，设计基于频率响应特性的调频需求分区规则；然后，根据不同调频需求对应的分区判断，对储能有功输出方式进行动态调整，以响应调频需求的不确定性；在此基础上，针对调频需求与储能出力需求、储能出力强弱与其循环使用寿命间的矛盾关系，通过多目标优化问题的设计与求解来予以平衡。最后，仿真结果验证了所提方法能够在保证电网调频效果的基础上，有效降低储能充放电深度。     

基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰研究

利用电动汽车作为储能装置,在用电高峰期将电能反馈回电网,可以减小电网负荷波动。本文在考虑电动汽车行为特性基础上,提出基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰的控制方法。针对电动汽车作为移动储能的可用容量和功率均实时变化的问题,以负荷波动最小为目标,综合考虑电动汽车日行驶里程和出行结束时间等约束条件,根据电动汽车虚拟储能满足调度需求的概率确定冗余配置,建立基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰优化控制模型,利用粒子群优化算法对模型进行求解。通过某地区电网负荷实际运行数据进行仿真,仿真结果表明,加入电动汽车虚拟储能后的“合成负荷”比原始负荷曲线更加平滑,峰谷差明显减小。本文方法提高了电动汽车虚拟储能参与电网调峰的可靠性,为电动汽车参与电网调峰提供了理论依据。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。     

电动汽车电池组智能管理及其无线传感器网络路由协议

针对电动汽车智能充换电业务中动力电池组在仓储、配送和充电等环节的信息采集和管理需求,提出了基于无线传感器网络(WSN)和射频识别(RFID)的智能电池组技术,设计了充换电业务的物联网3层架构模型。提出了含智能感知模块的智能电池组管理系统(BMS)结构设计,介绍了充换电站智能电池组全景数据采集实施方法。针对充换电站中仓储及充电位置固定的特点,重点提出了适用于智能电池组的WSN核心路由算法:一种基于虚拟网格的分簇多跳路由协议,从拓扑控制和路由算法两方面给出了协议的框架以及网络分簇、簇头选取、路由维护和数据传输的机制。利用OMNet++仿真工具对协议进行了仿真,证明了所述路由算法能够有效延长智能电池组WSN的生命周期。     

储能系统平滑光伏电站功率波动的变参数斜率控制方法

为提高储能系统平滑光伏电站功率波动的能力,提出了基于超短期预测的变参数斜率控制策略。在斜率控制的基础上,通过提出控制荷电状态划分的2个参数变量以及4个充放电功率调节参数,建立了可调整荷电状态的储能系统平滑控制策略。根据超短期预测功率建立目标函数,采用自适应混沌粒子群算法对控制变量进行实时优化,实现平滑效果和荷电状态的协同优化。以光伏电站实测数据进行仿真分析,对比定参数控制策略,该方法在保证平抑效果的基础上能够限制储能系统的充放电深度。     

分布式光储直流供电系统非线性平滑可微控制方法

针对分布式光储直流供电系统变流装置传统拓扑占空比调节方式约束电压输出范围的问题,提出四相交错式变流器的设计架构,有效拓宽输出电压范围,同时抑制光伏输出电压波动。系统拓扑中,光伏单元四相交错升压变流器设计改进的极值搜索法,实现光伏输出的最大功率点跟踪,提高光照阶跃变化情况下系统的快速性和稳定性;储能电池四相交错双向变流器设计非线性平滑可微控制方法,实现光储最优协调控制,确保存在负载突变或控制参数摄动的情况下,系统依然能够保持直流母线电压平稳,输出功率平滑。仿真与实验结果表明:较传统的比例—积分(PI)控制方法,所提出的非线性平滑可微控制方法具有结构简单、自由度宽、稳态误差小、系统稳定性好等特点。     

混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制策略

家庭能源优化控制是家庭能源管理系统(HEMS)的重要分支之一,然而由于缺少有效的智能优化算法,制约了家庭能源优化控制的实际应用。本文通过对家用电器运行特性的分析,将家庭用电设备分为刚性负荷,简单可调节负荷,电池类设备,供暖、通风和空调(HVAC)系统设备等,并建立相应的负荷模型;以市电电网、光伏发电、储能电池三种能源作为智能家庭的供给源,以电能花费和用户舒适度作为优化目标,建立混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制模型;并提出一种基于改进的快速粒子群算法(APSOA)的智能求解方法,得出每个电器最优的用电时段,室温控制系统各个时段所需功率以及蓄电池各个时段的充放电功率。以某智能家庭夏季某一天用电情况为例,在Matlab环境下,建立模型并仿真,与粒子群算法(PSOA)、遗传算法(GA)进行对比,说明了模型和算法的可行性及有效性。     

储能调频系统控制策略与投资收益评估研究

本文以华北区域AGC补偿机制为基础,提出了电储能系统响应电网AGC指令的优化控制模型,模型以最大化电储能系统AGC运行的净收益为目标,考虑了电储能系统寿命损耗成本以及AGC补偿收益,并应用粒子群(PSO)算法求解最大化收益的控制策略。在算例分析中,基于电网实际下发的AGC指令,应用本文模型对锂离子电池储能系统的控制策略进行时序仿真,即首先对每个AGC指令周期优化储能系统的控制策略,然后计算电储能调频服务在整个仿真周期净收益,最后对储能调频系统的投资经济性进行评估。     

基于风电功率预测的复合储能超前优化控制策略

超短期风电功率预测的可靠性及精度均逐步提升,文中将其引入风电场复合储能系统(HESS)控制过程,并利用预测功率信息提出了HESS超前优化控制策略。通过相邻充放电区间时长的概率分布统计,确定预测信息的时长区间,并将其作为优化控制策略中的超前控制时间区间;通过分析影响HESS运行效率的主要约束,构建了高效的HESS充放电控制策略;以荷电状态偏移方差最小为目标函数,构建HESS各存储介质同步启动情况下的优化控制模型,并考虑充放电功率和容量限值约束,获取未来时间区间HESS介质的充放电功率控制模式;最后,给出了求解算法和实现步骤。以实际风电场运行数据进行算例分析,计算结果表明本文所提方法可有效实现HESS的高效控制,具有一定实际应用价值。     

基于工业互联网的智慧能源服务系统架构研究

简述智慧能源系统及架构设计的现状与问题。提出了基于工业互联网的智慧能源服务系统,实现多元设备泛在接入、监视控制、电动汽车有序充电、储能充放电管理等功能。首先提出基于"泛在物联网+互联网"的智慧能源服务系统的总体架构,接着阐述了其技术架构和集成架构。最后介绍了系统的示范应用,系统已在国网总部部署,与营销业务、智慧车联网平台等系统互联互通,实现数据和资源共享。在平台基础上构建电动汽车和储能设备有序充放电应用,在北京、上海、河南等地试点,验证了该系统的实用性和有效性。     

基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制

提出了基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制。一致性算法广泛应用于多代理系统中,其作用是使各代理仅需相邻通信即可获取全局信息,是实现自律分散控制的基础。因此,在混合多端直流每个端子设置一个代理构成多代理系统。每个代理包含两个功能模块:全局信息获取模块应用一致性算法获取节点总注入功率与参与优化控制的换流站数目;优化控制模块在获取全局信息的基础上,计算本换流站满足特定目标函数的功率和电压参考值。首先在MATLAB中对一致性算法进行了仿真验证,结果表明一致性算法既能保证收敛性,又可在功率变化情况下及时获取全局信息。然后以混合多端直流的损耗优化为例说明基于一致性算法的自律分散控制可应用的场景,在PSCAD中的仿真结果表明所提出的控制策略能够应用到系统的损耗优化中,显著降低了混合多端直流的损耗。     

基于DMPC和储能单元约束的分组一致性控制策略

针对多个电池储能单元间的分布式协调控制问题,提出了一种分布式储能单元分组一致性控制策略。首先,提出了一种基于分布式模型预测控制和状态约束的加权一致性算法,能考虑各储能单元的功率约束条件并快速完成多储能单元的功率分配。其次,提出了一种储能单元分组控制策略。根据荷电状态(state of change, SOC)信息设定储能单元的权重,达到改善储能单元SOC的一致性的目的。同时基于所提一致性算法,制定储能单元组间协调控制策略和储能单元效率提升策略,从而达到改善储能系统调节能力、延长储能系统寿命和提升能量转换效率的目的。最后,在Matlab中构建含8个电池储能单元的微电网系统,对所提算法和控制策略进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法和控制策略在提升收敛速度、优化控制效果、延长储能系统寿命以及提升储能系统运行效率方面均具有一定优势。