基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略

针对以风电和波浪能发电为主电源的孤岛型海岛微电网,提出一种基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略。储能元件采用改进的下垂控制实现类似于电力系统一次调频的有差调频,根据其荷电状态及最大充放电功率,动态调整下垂控制运行点以及下垂控制系数,既能将微网频率偏差控制在合理范围内,又能防止电池储能系统过充过放;利用海水淡化负荷的可控性,将频率偏差引入其转速控制环,实现类似于电力系统二次调频的无差调频。在Matlab/Simulink下搭建了孤岛型海岛微电网的仿真模型,并对不同运行场景进行了仿真验证。结果表明,基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略可以有效地分配系统功率差额,维持海岛微电网的频率稳定。     

船载直流微电网储能系统自主均流策略

为实现船载直流微电网储能系统负荷电流合理分配及母线电压无差调节,提出一种基于储能荷电状态收敛的自主均流策略.该策略在传统下垂控制的基础上增设一个补偿外环,通过在环内构建荷电状态收敛函数来自适应调节负荷电流及参考电压,使负荷电流随着荷电状态的动态均衡而实现合理分配,并维持较高的母线电压水平.给出了荷电状态收敛证明,并分析了相关参数的选取规则;此外,为减轻储能系统通信压力,构筑了稀疏通信网络架构,利用动态平均一致性算法估算全局荷电状态平均值并使其稳定收敛;最后,搭建了StarSim硬件在环实验平台.结果 表明,该策略在多种复杂工况下均能实现荷电状态均衡、负荷均流及直流母线电压稳定的控制目标.     

分布式电池电源模块储能系统的荷电状态均衡控制

针对储能系统中锂电池充放电程度不一致而造成的电池过放/过充,从而导致电池使用寿命缩短的问题,提出了一种分布式储能系统的荷电状态(SOC)均衡控制方案。首先,采用单体电池电源模块串联的分布式储能结构,以单体锂电池估算SOC为控制对象;然后,设计基于SOC均衡的加权因子分配公式,通过对电源模块分配不同的加权因子来调整各电源模块的占空比,从而动态调节各单体锂电池的充放电速率,实现分布式储能系统的SOC均衡控制,改变了传统电池组组内、组间两级均衡控制形式,消除了组内单体锂电池间能量传递造成的功率损失;最后,采用负载电压调节与SOC均衡的双闭环控制结构,保证均衡过程中系统运行的稳定性。仿真结果表明:所提出的均衡控制方法能够有效实现储能系统的动态均衡控制,与SOC比例均衡控制方法相比均衡时间缩短了47%。     

基于改进虚拟同步机的风储微网综合控制

微电网中负荷变化与风电等分布式电源出力不确定性给整个微网稳定带来很大困难。针对风电出力波动问题,采用虚拟同步发电机控制结合深度强化学习对电池储能系统输出进行控制：首先搭建包含风电、电池储能、负荷、外部电网的微网模型,其次利用深度确定策略梯度算法对虚拟调速器进行设计,结合奖励函数通过反复学习训练生成调速器实现对虚拟同步发电机的改进。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建对应的仿真模型,与下垂控制、传统虚拟同步发电机控制进行对比,仿真验证了并网到离网切换场景与孤岛运行场景下,所提出的控制方法对微网频率与电压有良好的稳定效果,可以实现对负荷有功功率与无功功率的快速追踪。     

光储交直流混合孤岛微网控制策略研究

针对现有的微网功率管理通常需要复杂编程来实现,提出一种无需复杂编程的综合控制策略来实现光储交直流孤岛微网的协调控制。在考虑储能荷电状态和直流母线参考电压偏差量越限的情况下,在前级结构中构建多回路功率控制策略,将越上限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到光伏功率控制器中,使得光伏控制器偏离最大功率运行点,同时调整光伏输出的参考电压,进而防止储能荷电状态超过设定的上限或直流母线电压骤然上升。反之将越下限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到需求响应侧发送切除直流负载命令,防止荷电状态超过设定的下限和直流母线电压骤然下降,从而实现了系统前级功率平衡并运行在安全范围内。另外,微网后级的逆变器采用主从控制模式,主逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,实现对系统电压频率的控制及负荷的跟随;从逆变器采用恒功率控制策略为后级提供期望的功率需求。MATLAB/Simulink仿真结果表明:前级多回路功率控制策略与后级基于虚拟同步机的主从控制策略相联动,确保了所提混合微网在不同工况下能协调光伏功率和储能功率平衡,并使微网系统能稳定可靠运行。     

采用一致性下垂控制的多储能微电网的协调运行研究

直流微电网的主要控制目标是确保合理分配负荷至每个微源并保持直流电压稳定.提出一种基于一致性下垂的分布式协调控制策略,用于具有多个储能单元的直流微电网.使多个储能单元在分层控制的框架下根据一致性协议实现协调控制:第1层控制采用P-V下垂控制方法;第2层控制采用基于离散一致性算法的二次电压补偿;第3层控制各储能单元的荷电状态,得到最优下垂系数.该控制方法在低通信条件下通过本地信息可以进行全局控制,实现母线电压调节和精确的功率分配.在Simulink中建立仿真模型,仿真结果表明可以实现功率均衡的分配,很好地控制了系统能量的平衡.     

含分布式光伏、储能的低压配电网电压 调节及储能SoC均衡方法

随着可再生能源渗透率的不断提高,配电网电压波动和越限问题日益严重。为解决这一问题,文中分析低压配电网中分布式光伏电源接入对电网电压的影响,进而将节点电压幅值与节点注入功率的关系线性化;提出基于功率里程数的低压配电网电压优化模型,通过求解优化目标,计算出分布式电池储能的输出;为提升分布式储能的利用效率,设计分布式储能的荷电状态(SoC)均衡控制策略;并根据重庆巫溪地区低压配电网0.4 kV线路数据,在MATLAB/Simulink上搭建配电网仿真模型,设计4种仿真案例对所提出的模型与方法进行有效性验证。仿真结果表明,文中提出的方法能够有效地调节低压配电网中的电压并能实现分布式储能的SoC均衡控制。     

微网中分布式储能系统的控制参数优化方法

以系统小信号状态空间方程为基础,针对孤网运行中的分布式储能系统,提出了一种参数优化方法,该方法综合考虑了系统渐近稳定、控制带宽和鲁棒性等因素.根据Routh-Hurwitz和L2增益确定了参数优化的目标函数,并采用混沌粒子群优化(CPSO)算法进行求解,对包含三个分布式储能系统的微电网进行了优化求解算例分析.仿真结果表明:该方法可以解决因不合理参数引起的系统振荡、潮流反向以及储能系统相互充放电的问题;能够很好地解决分布式储能系统下垂控制器的参数整定问题,求解得出的参数能保证分布式储能微网系统的稳定运行和功率的有效分配,同时保持微网频率和电压稳定.     

考虑季节特性下的储能系统选址定容研究

风光等微电源出力的不确定性对其接入配网的安全稳定运行及电能质量带来了一定的风险隐患，而储能装置能够在一定程度上削减分布式电源并网造成的不利影响，其接入位置和容量的优化配置方案是目前亟需解决的问题。本研究以系统负荷波动、储能系统总成本、储能荷电状态偏差为目标函数，建立了储能系统选址定容优化模型；采用粒子群算法求解帕累托解集，基于信息熵的序数偏好法从帕累托解集中选取储能系统最优接入方案。考虑到不同季节下分布式电源出力特性存在较大差异，以新疆哈密地区不同季节下光伏与风电出力规律为基准，在IEEE-33节点配电系统算例分析的结果表明提议方法在求解储能系统选址定容方案中具有较好的收敛性和全局搜索能力，研究结果为储能系统选址定容方案的后续研究提供一定参考。     

微网可转移负荷调度与储能控制策略

针对新能源发电的不确定性和随机性,以及新能源发电与用户负荷难以匹配的问题,构建了风、光、储共存的微电网系统,并提出了一种基于可转移负荷和储能系统协调控制的微网能量管理策略。首先在现有的微网模型基础上构建了集中式微网控制系统,用于对风、光、储系统进行相应的控制,同时建立了兼顾用电负荷优化调度与储能系统安全高效运行的多目标函数。然后采用改进粒子群优化算法求解目标函数,引入新的负荷调度策略降低计算复杂度和提高用户满意度,最终获得可转移负荷调度量,实现可转移负荷的调度策略。同时,充分考虑了储能系统的影响,对荷电状态(SOC)进行控制监测,控制储能系统波动情况,提高储能系统性能并延长其使用寿命。最后通过数值仿真,验证了本文提出的能量管理策略在满足用户满意度与实际储能要求的前提下,可以提高微网运行性能,实现微网能量管理和经济运行。     

锂电池SOC参数识别、优化及监测研究

为了延长微网系统中储能装置的使用寿命,保证微网系统的稳定可靠运行,需对锂电池荷电状态(SOC)进行实时准确的监测。提出一种基于递推最小二乘法(RLS)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的电池SOC参数识别优化及检测方法,并在MATLAB/Simulink仿真环境下进行可行性验证。结果表明,该方法能够在极小误差范围内实现对锂电池SOC的实时监测。     

光储微电网混合储能系统的控制策略及开关优化

传统光储微电网混合储能系统控制策略将蓄电池视为容量无限大的理想元件,而实际上蓄电池容量有限,当蓄电池剩余电量达到阈值无法正常工作时传统控制策略将不适用。在二阶低通滤波法的基础上提出一种光储微电网混合储能系统的新型控制策略,同时考虑超级电容与蓄电池的剩余电量,根据储能元件的荷电状态调整储能元件输出电流参考值,维持储能元件剩余电量,但在极端天气情况下,仍需与储能元件保护开关相配合。由于采用传统储能元件保护开关的储能系统需独立的充放电电路,存在成本较高、充放电不连续等问题,因此,对储能元件的保护开关进行了改进,利用开关与二极管并联使其具有4种工作状态,在储能元件剩余电量达到阈值时,可自动恢复电量,降低了成本,提高了并网输出电能质量。最后结合新型控制策略与改进的保护开关,提出整体的混合储能系统控制方案,并用 Matlab／Simulink 对其进行仿真验证,结果证明了所提方法的正确性与可行性。     

基于荷电状态预测反馈的混合储能系统控制方法设计

风力发电系统输出功率的波动性和随机性会对风电并网产生许多不利影响,在风力发电系统中配备一定容量的储能装置,可以有效地平抑风电功率的波动。提出利用电池储能和超级电容组成的混合储能系统,分别补偿低频和高频分量。针对电池储能系统提出了荷电状态反馈控制策略,在电池储能系统因反馈控制功率受限时,再由超级电容进行二次出力补偿。所提出的控制方法在一定程度上弥补了储能设备单独使用时的不足;并且在补偿过程中考虑电网调度的需求。最后,通过仿真验证了所述方法的有效性。     

基于采样数据的大规模储能系统一致性控制

针对大规模储能系统中储能电池的荷电状态(SOC)不一致问题，提出了一种储能多智能体系统一致性控制方法，实现了SOC和输出功率的一致性.该方法应用简化的大规模储能系统模型，基于采样数据进行了一致性控制协议设计，并进行了收敛性分析.从而使本地储能单元智能体仅在特定采样时间点接收邻接储能单元智能体的状态信息，就能够产生本地储能单元控制信号，解决了大规模储能多智能体系统因通讯复杂而带来的计算量过大的问题.考虑了采样数据和系统需求，进行了系统控制参数设计.同时，对瞬时功率过大的问题，进行了带功率限制的一致性控制改进.最后，在满足定理条件、不满足定理条件和功率限制等三种场景下进行了仿真，验证了该方法的有效性.     

基于PSASP/UPI建立通用储能系统模型及应用研究

摘要 为了解决当今世界的能源短缺的问题,风电并网是重要方法之一,配置合适的储能系统是实现大规模风电联网运行的有效途径。本文首先以电池储能为例介绍了储能元件的主要技术参数。通过对三种典型的电池特性分析提出了通用的储能系统物理模型,并且建立了不同储能系统的通用数学模型。本文建立的通用数学模型能体现不同储能系统的响应延迟,充电和放电功率限制和容量的限制,不同储能系统的差异体现在储能系统的技术参数的不同。利用电力系统分析软件PSASP/UPI用户自定义程序进行自定义建模。通过PSASP软件中IEEE-WSCC三机九节点标准系统为例进行仿真,并对仿真结果进行分析,有效的验证了该通用储能模型的合理性和有效性。同时针对仿真结果,对储能系统配置问题给出了相关建议。     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

四轮驱动混合动力汽车能量管理策略仿真

通过仿真对四轮驱动混合动力汽车的能量控制策略进行分析研究，提出以扭矩作为控制策略中的主要控制变量，并根据发动机万有特性、汽车车速、电池稳态特性等因素，将整车扭矩需求合理地分配给内燃机和电机．根据车辆的动力需求，确立了动力系统各元件的匹配参数，并使用Matlab／Simulink仿真软件建立前向式混合动力车模型进行离线仿真计算．仿真结果表明，此能量管理策略可以进行合理的动力分配，并达到一定的动力系统效率．     

基于储能与氢气发生器的光伏并网功率控制

考虑光伏发电具有间歇性,用蓄电池储能系统和氢气发生器来调节并网功率,以提高光伏并网运行的稳定性.在光伏发电系统中安装一个高纯度氢氧发生器来产生氢气.用PSCAD/EMTDC对具有储能单元的光伏发电系统进行了建模和仿真.结果表明:在光照强度变化的情况下,采用四象限变流器控制的蓄电池储能系统能够快速平滑光伏发电系统输出的有功功率的波动.     

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。