超导储能系统的研究现状及应用前景

 超导磁储能系统将电磁能存储在超导储能线圈中,具有反应速度快、转换效率高、快速进行功率补偿等优点,在提高电能品质、改善供电可靠性及提高大电网的动态稳定性方面具有重要价值。概述了超导储能系统的工作原理、研究现状及优缺点,并展望了其未来应用可能性及发展方向。     

基于混合储能系统的光伏并网发电有功分级补偿控制方法研究

针对有功功率波动给光伏并网发电系统带来的电能质量等一系列问题,提出一种基于主动式混合储能系统的有功功率分级补偿控制方法。设计了基于超级电容与蓄电池的主动式混合储能系统结构,该结构能够充分发挥超级电容与蓄电池各自的优势,提高储能系统的功率输出能力;阐述了分级补偿控制的基本原理,并对混合储能系统中蓄电池、超级电容的容量进行了优化配置;基于模糊PID,构建了双向DC/DC变换器的整定控制方法,解决了常规PID调节器参数难以在线整定的问题。仿真分析表明,提出的有功功率补偿控制方法可以有效补偿光伏并网发电有功功率的波动。     

基于SPWM的电能质量调节器仿真

电能质量调节器是一种电能质量综合调节装置．它以SPWM技术为基础,实现畸变波形的补偿、动态电压恢复,实现向用户灵活供电,属于用户电力电子技术的重要内容之一．该文针对三相四线制的电力电路,采用系统电流和电压整体补偿控制方式,并用PSIM和MATLAB进行联合仿真,分析系统的功率因数、谐波等性能指标,得到较好的结果,可为实际电路的实现提供参考依据．     

超导磁储能装置抑制风电并网功率波动的探索

为减小随机波动性的风电对电网产生的冲击,采用储能装置平抑功率波动,通过快速补偿或吸收不平衡功率,提高风能的利用率.超导磁储能装置响应速度快、能量密度大,将超导磁储能应用于风电厂出口处,并在MATLAB中对超导磁储能装置平抑风电并网功率波动的系统进行仿真验证,结果表明,超导磁储能技术对风电并网产生的功率波动有抑制作用.     

35 kJ YBCO单螺管型超导储能磁体的多目标优化

优化设计超导磁体,不仅可以从技术上保证超导磁储能系统运行的安全和可靠性,而且能够最大限度地降低制造成本.利用模拟退火算法优化在一定条件下的单螺管储能磁体的基本参数（长、外径、内径等）,得出最优设计方案.在ANSYS中对超导储能磁体进行模拟仿真实验,结果验证了优化设计的优越性.     

超导储能装置提高电力系统暂态稳定性的研究

为研究超导储能 (SMES)装置提高电力系统暂态稳定性的作用 ,从超导储能系统的运行机理出发 ,建立了超导储能的单桥系统和双桥系统数学模型 ,并实现了有功控制和有功无功综合控制的各种控制策略。在单机无穷大和多机系统上的计算机仿真表明 ,超导储能装置能有效地提高电力系统的暂态稳定性。论文研究了控制方式对暂态稳定性的影响 ,对影响其效果的多种因素 ,如安装地点等 ,也进行了比较详细的研究。     

基于虚拟磁链的超导储能装置直接功率控制策略

在超导储能装置中采用虚拟磁链估算法计算瞬时功率,以消除采样干扰.并将直接功率控制技术(DPC)应用到超导储能系统中,得出了新的开关矢量表.将这两种方法结合使用,得到了一种能够改善超导储能装置的响应速度,提高系统的稳定性的控制策略.实验结果表明,该方法具有良好的控制性能,适用于电压型超导储能装置.     

超导储能提高直驱风电系统低电压穿越能力的控制策略

针对电网故障、扰动引起的电网电压跌落给并网运行的永磁直驱风力发电系统带来的问题,应用超导储能系统提高永磁直驱风力发电系统的低电压穿越能力.研究永磁直驱风力发电系统以及超导储能系统的数学模型,设计相应的控制策略.利用Matlab/Simulink工具箱搭建系统仿真模型,给出不同电网电压跌落状况下,添加超导储能系统前后的仿真实验结果,并对实验结果进行对比分析.结果显示,当电网电压跌落时,超导储能系统能迅速平衡直流母线的功率变化,使直流母线电压保持稳定,直驱风电系统低电压穿越能力得到一定的提高.     

微电网蓄电池储能控制技术研究

微电网中含有负荷、发电、输配电等系统,为了保持电能质量和系统可靠性,就必须保持功率的动态平衡,储能系统通过吸收和发出功率保证了系统的稳定及供电质量的可靠。文中简要分析了包含储能系统的微电网的系统结构,研究了适用于微网的储能设备的控制方式,根据铅酸蓄电池的性能特性,在实验基础上对微电网中铅酸蓄电池储能容量进行了分析计算。     

蓄电池在微电网中储能控制技术研究

微电网中含有负荷、发电、输配电等系统,为了保持电能质量和系统可靠性,就必须保持功率的动态平衡,储能系统通过吸收和发出功率保证了系统的稳定及供电质量的可靠。文中简要分析了包含储能系统的微电网的系统结构,研究了适用于微网的储能设备的控制方式,根据铅酸蓄电池的性能特性,在实验基础上对微电网中铅酸蓄电池储能容量进行了分析计算。     

基于超导储能的电压暂降补偿

电压暂降是众多电压质量扰动最重要的一种,本文介绍了电压暂降的危害和电压稳定常用设备,讨论了基于超导储能（SMES）的电压暂降补偿设备的结构原理,论述了SMES的三种工作方式和电压暂降补偿装置的工作过程,最后用向量图详细阐述了电压暂降补偿原理和SMES磁体充电原理。     

基于STATCOM的非线性负荷电压跌落抑制控制策略研究

电压跌落是影响电能质量的一个重要因素,极易影响设备的正常运行.采用STATCOM装置可以有效抑制电压跌落现象,提高系统电压的稳定性.针对STATCOM在非线性负荷电压跌落抑制的问题上提出了一种新的补偿控制策略,仿真结果表明所提出的控制策略对非线性负荷电压跌落抑制作用明显,可以对电压敏感负载起到有效保护作用.     

电力系统电压骤降的实时检测算法研究

电压骤降的三大特征量幅值、持续时间和相位跳变的准确检测是电压质量评估与抑制干扰首先要解决的重要课题。该文以单相电源为参考电压,采用60＆#176;延时方法构造了一个虚拟的对称三相系统,借助d-q变换将三相电压变换到dq轴,提出了有实用意义的瞬时d-q分解法,可对单相电压骤降的三大特征量进行瞬时检测。通过理论分析,对该算法进行建模仿真,仿真结果表明所述算法具有较好的实时性,对同类电力系统电压骤降检测研究提供了重要的参考依据。     

基于虚拟同步机控制技术的交直流互联电力系统电压稳定控制策略

电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治理,提出了一种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法.根据本文提出的方法,光伏发电和电池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳定性.设计并搭建了额定功率为120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了仿真分析和研究,仿真结果验证了所提出控制策略能确保交流母线电压在电网电压暂降早期不会出现较高幅值的跌落,并在电网电压暂降故障排除后较快地恢复其额定幅值.     

基于BP神经网络的暂降域识别方法

暂降域是电力网络中使得电压暂降敏感用户无法正常工作的故障点所组成的区域,准确识别暂降域是电网暂降严重程度评估的基础。为了解决现有的暂降域识别方法所需样本点多、计算量大,识别精度低的问题,提出了一种基于BP神经网络的暂降域识别方法,利用BP神经网络算法的非线性拟合特性,拟合电压暂降幅值和故障点位置的内在非线性关系,利用该拟合结果计算得出确定阈值下的暂降域临界点,根据临界点得出暂降域识别结果。在IEEE30节点测试系统中对本文方法进行仿真验证,结果表明方法适用于不同的电网结构和不同的故障类型,能够准确地进行暂降域计算。     

静止坐标系下铁路功率调节器电流谐振控制

针对传统的两相dq旋转坐标系下比例积分（PI）控制策略控制器结构复杂、动态性能不佳、抗供电臂电压跌落能力较弱的问题,设计了基于V/v牵引变压器的铁路功率调节器准比例谐振（QPR）控制器.从系统结构复杂度、系统动态性能和抗供电臂电压跌落3个方面对比铁路功率调节器的PI和QPR控制策略.与传统PI控制策略相比,QPR控制策略避免了多重低通滤波处理,无需繁琐的旋转坐标变换,不存在受电路参数影响的耦合项和前馈补偿项,简化了控制器的设计,提高了系统的鲁棒性和动态性,而且抗供电臂电压跌落能力更好.仿真实验验证了QPR控制策略的正确性和有效性,具有较好的工程应用和推广价值.     

基于扰动无功功率的电压暂降源定位

暂降源定位对于查找暂降源、划分暂降责任有重要作用。为了确定暂降源的上下游位置,本文从线性电路的叠加原理入手,通过分析故障过程中电气特征变化规律,提出了基于扰动无功功率变化特征的电压暂降源定位方法。当发生三相对称故障时,如果监测点的正序扰动无功功率方向与规定正方向一致,电压暂降源在上游,反之则在下游;当发生不对称故障时,如果监测点的负序扰动无功功率方向与规定正方向一致,电压暂降源在下游,反之则在上游。大量仿真与实测数据表明,本文方法不受暂降持续时间影响,能够实现电压暂降源的上下游定位,具有较高准确率。     

基于新型直流牵引供电系统的变下垂控制策略

与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter, MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系统接入等诸多优势。针对传统下垂控制下MMC-MVDC牵引供电系统中存在的输出电压跌落、功率分配不平衡问题,提出一种变下垂控制策略。该方法在传统下垂控制中引入下垂扰动量和电压补偿量,利用一致性算法根据各所输出电流得到下垂扰动量实时动态调节下垂系数实现负载功率在各所之间的均匀分配,同时各所输出电压的平均值稳定在额定值附近且偏移量较小。该策略在保证电能质量的同时提高了牵引变电所容量的利用率,在负荷突变时该系统也能较快地重新达到稳态,具备良好的动态特性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了两牵引变电所模型,将提出的控制策略与传统下垂控制进行对比,仿真结果验证了该策略具备较好均流特性的同时能够基本无差地跟踪输出电压参考值,保证MMC-MVDC牵引供电系统的安全、稳定运行。