基于混合储能的功率前馈稳压控制策略研究

针对独立光伏发电系统中直流母线电压易受光伏输出变化和负载功率波动等因素的影响而使系统稳定性变差的这一问题,文中采用超级电容—蓄电池混合储能来抑制直流母线电压的波动,并提出采用功率前馈补偿的控制方法来对系统进行控制,即将光伏输出功率的变化趋势和负载功率的变化趋势前馈到双向变换器的发波环节,通过前馈条件来实现扰动误差的全补偿。仿真实验结果表明,混合储能+功率前馈控制策略能更好地抑制光伏输出变化和负载功率波动对母线电压的影响,系统稳定性得到了进一步的提高。     

基于混合储能技术的风电场功率控制研究

风力发电的输出功率因为风能的随机性而具有波动性和间歇性的特点,并网风电的高渗透率将削弱电力系统中发电功率的可控性.本文研究在风电场中引入一种混合储能装置,通过其充放电功率来平抑风电输出功率的波动.在保证储能装置荷电状态可靠性前提下,采用一种模糊自适应控制策略,优化储能装置的充放电过程控制.通过仿真研究,验证了采用模糊自适应控制的正确性和有效性,仿真结果表明混合储能系统能够有效平滑风力发电系统的并网功率,提高含风电场的电力系统的发电功率的可控性,并延长储能设备的使用寿命.     

面向光伏消纳的光伏-废弃矿井抽蓄-蓄电池联合发电系统优化调度策略

 为提高光伏消纳能力,构建了一种含废弃矿井抽蓄-蓄电池混合储能的联合发电系统。针对联合发电系统,分别研究了光伏、废弃矿井抽蓄电站及蓄电池的数学模型,引入弃光成本,提出了以联合发电系统总运行成本最低和光伏消纳量最大为目标的优化调度模型,结合功率平衡约束、废弃矿井抽蓄电站运行约束、电池储能运行等约束,利用CPLEX优化工具实现调度模型最优解求取。通过算例,对系统在光伏-废弃矿井抽蓄、光伏-电池储能和光伏-废弃矿井抽蓄-电池储能3种不同调度方式下的光伏消纳效果进行对比,结果表明,本调度策略可以达到系统运行成本最优、降低弃光的效果。     

风光储微电网运行特性仿真分析

为研究含风力发电、太阳能光伏发电和储能系统三种类型微源组成的微电网的运行特性,在MATALB软件平台上,建立了基于主从控制的风光储微电网联合仿真模型.以蓄电池储能系统为主控电源,在微电网并网运行时,所有微源都采用P/Q控制;微电网离网运行时,蓄电池储能系统采用V/f控制,支撑微电网频率和电压.然后对微电网并网运行、离网运行及并离网切换过程进行仿真.仿真结果表明:微电网在并网、离网运行模式下能安全、可靠运行,在运行模式切换过程时能平滑过渡.     

直流微电网能量管理控制系统的研究

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的小型直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网运行,设计系统4种工作模式,研究该小型微电网的能量管理控制系统.提出分层的控制策略,上层控制和下层控制,上层控制主要完成4种工作模式之间的切换,下层控制为各部分具体的控制策略,其包括了DC-AC整流/逆变控制算法、光伏MPPT升压DC-DC控制算法、蓄电池充放电控制算法.系统以STM32+FPGA控制板作为控制核心,实现了单位功率因数PWM整流、并网逆变发电、输入侧的MPPT最大功率跟踪、离网运行模式下的母线稳压功能以及系统数据在显示终端上的处理和实时刷新显示等功能.通过PSIM仿真和实验验证了上述控制策略的正确性.     

光伏发电系统中蓄电池充电控制研究

在光伏发电系统中,储能蓄电池达不到其使用寿命是制约光伏产业发展的一个重要因素。本文针对太阳能电池——蓄电池充电系统的特点,设计了一种基于PIC16F877A单片机的智能化光伏充电控制系统。该系统采用三段式充电控制策略,在快充阶段采用最大功率点跟踪控制策略,在过充和浮充阶段,采用基于比例积分PI调节的恒压充电。实验表明该控制策略很好地实现了对光伏电池的三段式充电,缩短了充电时间,具有较好的过充和浮充精度,从而达到延长光伏系统中蓄电池使用寿命的目的。     

基于无功功率和储能平衡的配网馈线电压控制

针对屋顶光伏发电系统接入低压配电馈线引起的配网电压不稳定问题,在满足低压馈线的电压波动机理的前提下,考虑配网线路容量和逆变器容量不变的特性,提出一种无功、有功、储能三者相结合的控制方法,以防止低压馈线电压失稳的现象发生。该策略首先利用光伏逆变器自身的剩余容量吸收无功功率,在一定程度上改善配网馈线的电压分布,然后运用有功控制得出每个光伏系统的功率输出。研究结果表明:在过电压情况下,可将多余功率通过光伏发电系统自身的蓄电池储能吸收,于高负载需求或夜间电压跌落时将储能释放,提高电网对新能源的消纳能力和新能源的输出功率;新型无功、有功、储能三者协同的功率优化方案不仅具有使馈线电压平衡的能力,而且具有更高的光伏利用效率,适用于未来大规模光伏接入配网的环境。     

混合储能平抑风电功率的方法研究

由于风速变化的随机性,风电场的输出功率波动性较大,导致风电场并网会对电力系统稳定性造成影响。为了克服风电输出的波动性问题,提出一种基于混合储能装置平抑风电功率波动的控制方法。首先,对风电输出波动功率进行分解,针对波动功率的特点选择蓄电池和超级电容作为储能装置;其次,设计储能系统的运行控制方式,使其能与风电场进行快速的功率交换,使得风电场输出功率跟踪发电指令;最后,在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真验证。仿真结果表明该方法能够有效地平抑处理风电场输出波动功率,使得风电场输出功率稳定地跟踪发电指令,蓄电池和超级电容各自发挥优势,延长了蓄电池使用寿命。     

光伏发电扬水蓄能监测系统试验研究

基于光伏发电扬水蓄能和照明综合应用系统,结合光伏扬水系统构成与运行特点,对太阳辐射强度和输出功率与扬水量特性、光伏水泵系统扬水效率特性及蓄电池储电量占比等进行试验测试.结果表明,定扬程下,光伏泵全天扬水量随日照时间的延长而增大,太阳能平均辐照功率533.4 W,日出水量达13.1 m~3,平均每h出水1.93 m~3;系统最大扬水效率达12.7%,平均扬水效率11.1%;同时,全天三时段蓄电池充电储能0.47 kWh,约占光伏方阵全天发电量8.4 kWh的5.6%左右.所得结论对光伏扬水系统的配置优化具有一定的实用价值.     

基于模糊控制的光伏微电网复合储能控制策略优化研究

微电网中复合储能的功率分配问题一直是业内研究的热点,以光伏微电网为应用场景,电源功率波动和负载功率波动在时间上呈现出的非线性特性会对储能系统控制产生影响。针对这一问题,在基于源-荷功率预测的复合储能控制策略上进行优化,利用模糊算法对非线性问题的处理优势,在储能元件功率分配的情况中加入模糊控制器,兼顾考虑储能电池SOC(State of Charge)与微电网功率波动之间的非线性关系,设计微电网预测能量与实际并网能量的差额分配算法,对储能系统有功率参考值进行实时修正,从而达到调节储能系统SOC的效果。实现了在长时间尺度中,实际并网功率能准确跟踪并网调度,储能元件不会产生过充或过放的现象,从而降低了储能元件的损坏率,提高了复合储能系统运行的安全稳定性能,延长了储能系统使用寿命的目的。实验结果表明：与优化前的控制策略相比,在相同工况下优化后的控制策略使蓄电池SOC波动范围缩小15.6%,一直保持在40%～60%之间波动。     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

储能辅助电网参与调频的控制策略研究

目的 研究储能电站在风光发电情况下保持电力系统稳态的调节原理与方法,并在此基础上设计了一种虚拟同步发电机三级模型用有源支持控制方式辅助火电机组维持电网频率稳定的主动支撑控制策略。方法 利用储能电池快速响应的特性,建立储能系统,对储能换流器的控制进行改进,在传统的控制架构的基础上改进为在电压中加入虚拟阻抗的外环调节器和基于准PR控制器的电流内环控制,深入分析控制策略的原理和同步发电机的对应关系。结果 随着新能源渗透率越来越高,在储能电站并网参与频率调节的情况下,频率波动的次数变少。结论 控制方法可以给新能源发电系统带来一定的惯性和阻尼,从而增强了系统的稳定性,并且证明了储能电站参与电网调频的必要性和可实施性,为储能电站的分布和储能电池的容量配置提供了一定的实际的参考意义。     

采用模糊PID控制的风电系统稳定电压研究

建立一个非并网的独立风力发电系统,以开关磁阻发电机为发电电源,发出的电能通过功率变换器输入到直流电网给负载供电;系统以超级电容器和蓄电池作为混合储能元件通过双向变流器与直流电网相连,采用模糊PID控制双向变流器的占空比,实现风力发电系统直流母线与混合储能系统之间的能量流动,有效地提高了风力发电系统的稳定性和供电质量.     

具有有功功率自备用能力的光伏系统虚拟同步控制研究

虚拟同步机技术以模拟传统同步发电机组机电暂态特性的控制方式,使光伏并网逆变器具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性.然而传统光伏虚拟同步技术需要依靠外加储能系统,才能实现虚拟同步动态响应,这将大幅增加光伏并网系统的建设成本.针对此问题,提出一种降功率虚拟同步控制策略,利用光伏出力的非线性特点,通过适当降低...     

基于分时电价的用户侧光伏储能系统容量配置

光伏与储能系统的配合使用已经是一种趋势,在用户侧合理配置光伏电池与储能电池的容量,可以明显提高用户的经济效益。为了提高用户在分时电价下的经济效益,本文基于用户侧典型日光伏发电曲线与典型日用户负荷特征曲线,结合用户分时电价,设计储能系统的能量调度策略,建立经济优化模型,并基于量子粒子群优化算法对模型进行求解,得出光伏与储能系统的最优容量。仿真分析和结果表明,本文方法可以明显提高分时电价条件下用户的经济效益,对大电网的削峰填谷也有一定的积极作用。     

含源网络中复合储能式电力电子变压器的协调控制

因电力电子变压器（PET）自身难以应对电网电压的跌落或中断,为提升含源网络中PET低压直流侧的电能质量,文中拟将多类型复合储能系统的多端口DC / DC变换器与光伏系统相结合、以应用于工程实践。文中首先对多端口蓄电池采用能量流均衡控制进行优化,使各荷电状态接近同一值。后引入超级电容补偿负荷突变时的高频分量,减小充放电对蓄电池的冲击。再采用功率分配型控制对光伏系统进行并网,与复合储能系统进行协调控制,从而快速有效调节功率,对系统的稳定性进行优化。仿真结果表明,光储协调控制能提高PET的功率补偿能力以及对新能源的消纳能力,验证了光储系统应用在低压直流侧的有效性,提高了系统的可靠性和稳定性。     

基于光伏发电量预测的含氢储能微网分段优化调度

针对多储能微网如何高效、经济运行,搭建了基于光伏发电的含氢储能、蓄电池储能的微网系统,采用一种日前预测调度与日内实时调度相结合的分段调度策略。在日前预测调度阶段,采用基于麻雀搜索算法优化支持向量机模型提高对日前的光伏发电量和负荷预测的精度,以微网最小使用成本为目标,考虑系统运行的可靠性,采用改进粒子群算法制定微网的日前最优调度策略。在日内调度阶段,考虑氢储能系统的响应延迟特性,以蓄电池为灵活补充元件,制定实时调整微网运行策略,消除预测误差带来的影响。最后,结合实际算例分析,验证了分段优化调度的可行性。结果表明,提出的方法能够有效预测数据,减少微网调度的响应时间,提高系统运行的经济性和稳定性。     

基于氢储能的含大规模风电电力系统经济调度

针对由大规模风力发电并网带来的消纳困难问题,文章利用由碱式电解槽、储氢罐、氢氧燃料电池构成的氢储能系统将弃风转换成氢气储存起来,用以满足外界氢气负荷需求或于负荷高峰期发电补充上网。文章先对风电出力的不确定性和氢储能系统进行建模。为了降低传统鲁棒优化求解的保守度,利用考虑保守度可调的鲁棒优化盒式集合描述风电出力。在此基础上,以降低弃风和提高系统总体的经济性为目标,建立了基于氢储能的含大规模风电电力系统经济调度模型。算例表明,文章所建立的优化调度模型兼顾求解的鲁棒性和经济性,并且可以显著减少弃风、降低系统的总成本。     

基于改进支持向量机的轨道交通光伏发电预测

轨道交通系统作为用电大户,将光伏发电系统接入轨道交通牵引供电系统不但可以降低交通系统的运营成本,而且可以很好地实现节能环保.但因光伏发电具有随机性、不确定性,将光伏发电直接接入轨道交通牵引供电系统,将会对轨道交通牵引供电系统带来一定的冲击,精确的光伏发电预测是减少光电并网冲击的有效解决方法.首先,采用自适应粒子群算法提高了训练光伏发电历史数据时粒子的寻优能力,然后采用优化后的参数代入最小二乘支持向量机对光伏发电负荷进行了预测,有效地保证了预测的精度,进而提高光伏发电接入轨道交通供电系统时的稳定性.