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.     

基于超级电容器储能的直驱风电系统并网性能分析

为改善直驱风电系统的并网性能,在直流母线电压端并入超级电容器储能装置.分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过控制双向直流变换器及并网变流器,抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率.在电网电压跌落时,使直驱风电系统安全实现低电压穿越,并向电网提供一定的无功功率支撑.利用依兰风电场18#风机实际输出功率作为控制对象进行仿真.结果表明,加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能.     

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。     

低压微电网逆变器并离网平滑切换控制

分布式能源通过电力电子变换器与本地负载、储能设备等相结合构成微电网;并实现在并网、离网及并离网相互切换模式下的稳定运行。采用下垂控制实现微电网离网运行时逆变器输出电压和频率的稳定、并网运行时输出功率的恒定,并且不改变控制方式实现并离网的平滑切换控制。由于传统下垂控制在离网运行时,逆变器输出电压与频率存在一定的偏差;并且为了使逆变器输出阻抗呈阻性以减小控制参数对输出阻抗的影响,采用一种改进的下垂控制策略;并在逆变器双闭环控制中加入虚拟阻抗。仿真结果验证了改进下垂控制策略在离网、并网以及并离网相互切换运行时的有效性,以及相比于传统下垂控制策略的优越性。     

含混合储能的微网孤网运行能量管理策略

提出孤网条件下针对风光储微电网的能量管理策略。在分析微电网能量管理结构功能基础上,结合发电管理和需求侧管理,重点介绍锂电池和超级电容器协调运行模式,即锂电池根据新能源发电预测和负荷预测结果平滑系统输出;超级电容器负责短期调整,兼顾实时功率平衡和频率控制。仿真结果表明:该策略能够优化电池寿命,平衡系统功率,稳定微电网运行的目的。     

城市轨道车辆超级电容器储能系统的控制

超级电容器作为新兴的储能器件可应用于城市轨道交通储能系统中,而这种储能系统多采用双向DC/DC变换器的主电路.通过对主电路的工作分析,提出了储能系统的电压电流双闭环控制方法,并通过仿真和实验验证了超级电容器储能系统在电压电流双闭环控制下,可以实现超级电容器储能系统的充放电,证明了双闭环控制系统的可行性.     

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.     

智能微电网在河西地区的示范运营

介绍了智能微电网示范工程项目的光伏发电系统、智能配电系统、智能监控系统和储能系统的组成和结构,微电网的并/离网切换模式及运行情况。通过试运行观察和检测,表明本智能微电网即可并网运行,又可离网运行,体现分布式光伏电源、储能系统、电网之间协调运行,凸显智能微电网能量优化调度控制功能。本项目的示范运营,为智能微电网的发展提供工程依据和技术参考,促进智能微电网在河西地区的发展和广泛应用。     

基于超级电容储能的光伏并网低电压穿越研究

采用超级电容储能配合光伏并网系统实现其低电压穿越功能,在电网电压跌落时,并网逆变器直接功率控制(DPC)的有功参考根据电网电压跌落程度进行给定,同时通过控制双向DC/DC变换器将直流母线侧多余能量存储于超级电容,以平衡逆变器两侧的功率,维持直流母线电压稳定.最后通过仿真验证了采用超级电容储能的协调控制方案的有效性和可行性.     

低压直流微电网母线电压控制策略

直流母线电压恒定是直流微电网运行控制的目标之一,考虑直流微电网并网和离网两种运行模式,提出基于交流电网和储能电池的直流母线电压控制策略.合理设计AC-DC变换器和DC-DC变换器的电压外环和电流内环控制参数,提高控制系统的动态性能,维持直流母线电压恒定,实现系统功率平衡流动.搭建直流微电网的Simulink模型,验证母线电压控制策略的有效性.结果表明当直流微电网系统内的负载波动时,母线电压控制策略可快速保障直流母线电压恒定,验证了提出的母线电压控制策略的有效性.     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

基于改进麻雀算法的混合储能容量配置

针对传统的分配策略在混合储能系统中存在可用容量差异,且混合储能系统会因为可用容量不够而停运的问题,提出一种采用改进麻雀算法的功率分配策略。该策略将混合储能体系内有效存储容量占总体容量之比最优化作为目标,并利用改进麻雀算法能更好地解决锂电池跟超级电容之间的功率分配问题。并且利用超级电容器高功率、低能量密度的特点,针对实际工作中会发生可用容量不够的问题,提出运用锂离子电池根据转移电流调整超级电容器的残余有效储能容量的方法,并利用模糊控制的转移电流求解方法,使超级电容器始终保持一定的有效储能容量,从而增强了超级电容器的持续运营能力。仿真实验结果表明,该策略具有快速性、稳定性及有效性。     

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.     

基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用.因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响.针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流(direct current,DC)母线电压的波动和冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰控制(acti...     

平抑风光功率波动的混合储能功率分配策略

为保证微电网可靠并网,针对风光随机出力引起的有功功率波动问题,利用混合储能系统(HESS)进行有效平抑。为充分发挥不同类型储能的特性,实现HESS功率的精确分配,提出一种基于WOA-VMD双层分解的混合储能功率分配策略。采用移动平均算法确定并网功率和HESS所需平抑的波动功率,并利用WOA-VMD分解风光波动功率。考虑到VMD分解余量可能含有丰富信息,再对余量进一步分解,完成HESS的初级功率分配。采用模糊控制优化储能设备的荷电状态(SOC),完成HESS功率的二次修正。算例分析表明,文中所提策略能够对风光波动功率进行自适应分解,实现HESS功率的合理分配,有效平抑风光功率波动,保证微电网可靠并网;并且维持储能SOC处于理想范围,避免储能设备过度充放电,确保HESS安全稳定运行。     

基于鲸鱼算法改进下垂控制的微电网平滑切换策略

在传统下垂控制所在微电网系统负载发生突变时，可能无法维持整个微电网的稳定；在模式切换过程中存在功率振荡、母线电压偏离过大等问题.针对此类问题，提出一种基于鲸鱼算法改进下垂控制的方法.依据电压幅值及频率波动，应用鲸鱼算法调整优化相应参数；将优化结果反馈到下垂参数计算中，用于解决切换时产生的功率振荡及频率偏移问题；搭建MATLAB/Simulink模型进行仿真验证.仿真结果显示：优化后的算法能够减少功率振荡幅度及频率偏移，实现微电网的孤网与并网平滑切换.在负荷突变工况下，功率偏差最大为13.78%,改进后降至3.97%,从扰动至稳定状态所用时间缩短了37.52%,提高了系统的供电质量，证明了该改进控制策略的有效性.     

超级电容器储能装置在城市轨道交通中的应用

在城市轨道交通中,列车加速时,由于存在线路阻抗,导致直流电网电压下降;制动时,再生能量会反馈回直流电网,使电压抬升。为了避免再生失效,通常由电阻消耗再生能量,这样又造成了能量的浪费。所以,如何回收再生能量就成了业界关注的重点。本文将电容器储能装置应用在城市轨道交通中,成功解决了电压波动和能量浪费的问题。首先提出了超级电容储能装置的组成及设计方法,然后制定了相应的控制策略,最后以单列机车为例进行了仿真,验证了超级电容储能装置在抑制牵引网电压、电流波动方面有着较好的可行性。     

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略.将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电.在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量.仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1％;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2％;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右.     

基于源-荷-储的直流微电网系统协调控制

针对孤岛下独立运行的直流微电网,为了更好的维持系统功率的供需平衡,快速平抑母线电压的波动。利用超级电容和蓄电池的互补特性设计混合储能系统,在下垂控制的基础上,通过增加二次补偿装置抑制负荷功率波动,从而实现直流微电网的精准控制,将系统划分成多个模式运行,通过利用所提的控制策略对各个模块进行联动控制,实现系统平滑的在多个运行模式下切换。完成直流微电网的源-荷-储协调优化控制。最后对其在MATLAB/Simulink上进行仿真实验,验证控制策略的有效性和可行性。