基于改进变功率控制的储能削峰填谷策略设计

电网负荷逐年增长和新能源发电占比持续增加导致电网负荷峰谷差问题愈发突显.储能传统变功率削峰填谷控制策略充放电边际功率为水平线,当最大削峰填谷功率需求满足额定功率约束时,其他时刻容易出现功率余量而产生储能容量空间浪费问题.文中提出一种基于改进变功率控制的储能辅助电网削峰填谷策略设计,该控制策略考虑储能电池的容量、功率、SOC限制以及充放电效率等因素,采用二轮迭代法,并建立了储能变功率充放电数学模型,充分利用储能电池的容量和功率,显著地改善了电网负荷峰谷差问题.构建的改进变功率控制策略效果评价指标,从技术性和经济性两方面评价文中策略的削峰填谷效果.算例表明,文中所提策略能有效降低电网负荷峰谷差率和负荷标准差,且可广泛应用于电网负荷的削峰填谷.     

电动汽车动态无线充电自适应控制方法

针对电动汽车的动态无线充电方式,提出了一种自适应控制算法,对电动汽车的充电功率及其供电来源的供电配比进行优化调节。在代价函数中综合考虑了电动汽车用户的充电满意度、无线充电道路的负荷压力、供电成本以及供电稳定性,通过自适应动态规划（ADP）算法,训练神经网络估计并最小化长期代价函数,得到近似最优的控制策略。仿真结果表明,该方法能够兼顾用户充电满意度和充电道路的负荷压力,同时满足供电成本和供电稳定性的要求。     

基于柔性负荷和建筑多能源系统的电网峰谷调节算法

针对建筑能源系统负荷多样,导致电网波动和负荷峰谷差日益增大的问题,提出了一种基于柔性负荷与建筑多能源系统的电网峰谷调剂算法,以实现多能源系统联合参与的电网峰谷调节.该算法通过构建储能设备和空调系统的功率模型,来建立多能源系统负荷与功率优化的电网峰谷调节目标函数.同时,针对电网峰谷调节的特点提出了一种改进的粒子群优化算法,以求解该目标函数实现电网的峰谷调节.仿真分析与实验结果表明,所提出的方法优于单纯使用储能设备和空调系统的电网峰谷调节方法,能够显著提高负荷的平滑度与能源利用率.     

基于模糊Petri网的“网-源-储-车”动态阈值能量管理策略研究

轨道交通作为电力系统的主要用能对象之一,每年消耗大量电能用于电力机车牵引。因此,降低牵引能耗、提升供能系统的弹性与效能对促进碳达峰、碳中和具有重要的现实意义。轨道交通“网-源-储-车”协同供能系统在传统牵引供电架构的基础上引入了储能系统与新能源发电系统,然而,如何实现牵引负荷、储能系统及新能源发电系统的高效能源自洽,减少双向波动性与不确定性对能量管理系统的影响成为了新的难题。为实现以上目标,减轻牵引负荷对牵引网的功率冲击,延长储能系统的使用寿命,本文提出了一种基于模糊Petri网（fuzzy Petri nets,FPN）的“网-源-储-车”动态阈值能量管理策略。该策略在“网-源-储-车”基本功率分配框架的基础上,设定了多工况下牵引供电系统与储能系统、新能源发电系统的动态能量交互规则,可适用于不同架构的“网-源-储-车”协同供能体系;在此基础上,以电力机车功率与储能系统寿命作为模糊Petri网的输入参数,经过模糊化、Petri网推理、反模糊化等操作后实现对放电阈值的自适应动态调整。本文以某牵引变电所实测数据作为测试案例,仿真结果表明：相较于基于固定阈值的能量管理策略,基于模糊Petri网的动态阈值管理策略能够有效提升能量回馈效率与再生制动能量储存效率,同时,增加光伏发电系统的利用电度,降低电力机车经由接触网从电力系统取能的平均功率及储能系统的平均放电深度;对延长储能系统的预计寿命、提升协同供能系统的能量利用效率与运行经济性具有积极意义。     

储能电池系统经济价值的评估

在深入分析影响储能电池系统经济效益因素的基础上,提出了一种用于评估电网中所安装的储能电池系统的经济效益的数学模型,并引入了遗传算法,对影响该数学模型的参数进行了优化.算例结果表明,在地区电网中安装适当容量的储能电池系统,能够为电网企业带来较好的经济效益.     

一种超导磁储能装置控制方法

电力系统发生故障时需要快速平抑振荡以保障系统稳定性.超导磁储能装置(Superconducting Magnetic Energy Storage Device,SMES)能够迅速跟踪功率波动,进行4象限功率补偿,有效提高系统暂态稳定性.针对电压源型变流器的超导磁储能装置,提出了一种基于执行依赖启发式动态规划(Action Dependent Heuristic Dynamic Programming,ADHDP)智能算法的超导储能外环控制方法.该方法通过强化学习,自适应调整结构参数,实现系统的最优控制.在MATLAB/Simulink环境下建立了单机无穷大系统和2机系统仿真模型,分别对传统的PI控制、固定学习率ADHDP控制器和自适应学习率ADHDP控制器的控制效果进行对比分析.仿真结果表明,自适应学习率ADHDP具有较明显的优势;另外,在系统连续故障情况下,ADHDP表现出了较好的学习功能,能够获得比上次更好的控制效果.     

考虑成本约束及功率分配策略的混合储能配置方法

以平抑风电功率波动的混合储能系统为研究对象,提出一种满足波动率与经济性要求的电池和超级电容器容量配置方法,设计以电池操作周期和电池吸收功率截止频率为约束的功率分配策略。通过分析储能系统成本构成,并考虑不同类型储能特性以及运行方式对循环寿命的影响,以混合储能系统日均最小成本为目标函数建立容量优化配置模型。算例分析表明,选择合理的电池操作周期及吸收功率截止频率可有效延长储能使用寿命,进而提高整个混合储能系统经济性。     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

基于模糊算法的混合储能系统控制策略研究

含混合储能系统的微电网本身具有很强的非线性,且受到风光电功率波动的影响比较大。针对传统PI控制器鲁棒性、精准性差而无法准确协调储能装置来平抑微电网功率波动的问题,在传统PI控制器的基础上加入了模糊自适应算法,使得系统控制参数可以随着运行状态的变化进行调节,从而实现了对微电网的动态精准控制。最后,利用模糊编辑器和仿真软件验证了该控制方法的有效性。     

储能式快速充电站负荷功率离散化模型建立

电动汽车随机进入充电站进行快速充电,容易造成电网过负荷和不确定性峰荷.为提高电网稳定性,减小随机充电带来的功率波动,提出了充电负荷离散化储能配置模型.将时间上连续的充电负荷曲线离散为等间隔时段的充电序列,电网供电功率上限和储能容量量化为可服务的充电桩个数,在设定的时间内用排队理论描述负荷状态,并以二维离散时间马尔科夫链建立系统负荷状态转移关系,确立单个储能式快速充电站随机充电模型.根据离散化负荷的状态空间和概率分布,进行不同负荷状态下的经济性分析,最后通过算例仿真,在电网供电功率和储能功率的不同配比下,分析电动汽车到达量对服务质量和经济性的影响,验证模型的有效性.     

多能互补系统综合效益最大化控制

针对光伏发电出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种多能互补系统综合效益最大化控制策略,控制双向DC-DC逆变器实现蓄电池、超级电容器和氢燃料电池充放电,保证直流母线电压的稳定。然后利用蓄电池和超级电容器所具有的能量互补特点,实现对储能系统的优化管理。采用光伏与混合储能协调互补的方法,可以减少储能系统的容量、降低蓄电池循环充放电的次数、延长储能装置的使用寿命,并获得较好的光伏波动平抑效果,相比于常规的控制方法,减少了运行投资成本,具有显著的经济效益。     

Analysis of transmitter-side control methods in wireless EV charging systems

The wireless electric vehicle (EV) charging system is highly safe and flexible. To reduce the weight and cost of EVs, the wireless charging system, which simplifies the structure inside an EV and utilizes the transmitter-side control method, has become popular. This study investigates the transmitter-side control methods in a wireless EV charging system. First, a universal wireless charging system is introduced, and the function of its transfer power is derived. It is observed that the transfer power can be controlled by regulating either the phase-shift angle or the DC-link voltage. Further, the influence of the control variables is studied using numerical analysis. Additionally, the corresponding control methods, namely the phase-shift angle and the DC-link voltage control, are compared by calculation and simulation. It is found that: (1) the system efficiency is low with the phase-shift control method because of the converter switching loss; (2) the dynamic response is slow with the DC-link voltage control method because of the large inertia of the inductor and capacitor; (3) both the control methods have limitations in their adjustable power range. Therefore, a combined control method is proposed, with the advantages of high system efficiency, fast dynamic response, and wide adjustable power range. Finally, experiments are performed to verify the validity of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed method. This study provides a detailed and comprehensive analysis of the transmitter-side control methods in the wireless charging system, considering the sensitivity of parameters, converter losses, system efficiency, and dynamic performance, with the dead-time effect taken into consideration. Moreover, the proposed control method can be used to realize the optimal combination of the phase-shift angle and the DC-link voltage with good dynamic performance, and it is useful for the optimal operation of the wireless charging system.     

电池储能系统充放电控制策略仿真研究

在含有多类电源的供电系统中,对电池储能系统进行良好的控制可以使供电系统更为安全、稳定与经济的运行。基于储能电池充放电过程中的动态响应速度和控制性能,采用双闭环PI控制搭建了双向半桥DC/DC变换器,并在MATLAB/Simulink中搭建储能系统的整体模型,对储能电池的充放电控制过程进行了仿真实验。实验结果验证了模型的正确性以及控制算法的可行性和有效性。     

低压直流微电网的改进SoC均衡控制研究

低压直流微电网是实现终端用户负荷直流化的一种重要形态,为了解决其中各储能单元荷电状态(SoC)不一致问题,提出了改进SoC均衡控制策略。该策略可同时实现储能单元充电和放电过程中的SoC均衡和负载电流分配,并将母线电压偏差控制在较小范围内。同时控制系统无需进行输出电流采样与互联通信,可有效降低设计成本。其次提出了曲线法分析系统动态特性,并基于小信号模型对系统进行稳定性分析。最后搭建硬件实验平台,验证了该控制策略的正确性及可行性。     

风电场储能系统的二维云模型控制策略

为了平滑风力发电功率的波动,常常在风电场中配置一定容量的储能装置,这样能够有效地抑制风力发电的间歇性和波动性. 本文考虑储能系统的过度充放电对其使用寿命产生的不利影响,在充放电能力及充放电强度的双约束条件下,建立了基于二维云模型的储能控制系统,可以实时修正储能装置的充放电功率值. 不仅抑制了风电功率的波动性,提高了功率输出的稳定性,而且使储能装置的荷电状态维持在一定范围内,避免了过度充放电,延长了储能装置的使用时间. 最后运用MATLAB/Simulink软件对基于二维云模型的储能控制系统进行仿真,验证了该方法的正确性.     

考虑储能装置风电场的动态经济调度

在考虑储能装置风电场的动态经济调度问题中,如何将储能装置有效地体现在模型之中,充分发挥储能装置的作用是问题的关键.首先综合考虑风电波动与负荷波动情况,利用储能装置平滑系统功率,然后将平滑后的系统功率在火电机组之间优化分配,从而将本课题分解为两个子优化问题,建立了考虑储能装置风电场的动态经济调度模型.基于混沌粒子群优化算法,提出了动静结合罚因子、混沌扰动范围随迭代次数线性减小等改进措施.算例表明,所提出的动态经济调度模型合理,算法具有一定的实用性.     

钒液流电池的建模与充放电控制特性

随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加,风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响,储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一,因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要.钒液流电池作为一种新型储能电池,具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点,适合于可再生能源发电系统应用.研究钒液流电池（VRB）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态SOC及充放电输出特性,构建10 kW/h VRB仿真系统模型,详细研究VRB的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率,并讨论应用于独立光伏发电系统的VRB优化充电方式.     

考虑负荷优化的光储充电站储能经济性配置研究

为缓解电动汽车充电对电网的冲击,提升充电站的经济性,对光储一体化充电站储能配置展开研究. 首先分析了充电站电动汽车的负荷特性,结合峰谷电价,制定了储能运行策略. 然后通过建立储能配置双层规划模型,保证了充电站负荷最大程度优化的同时实现价格套利. 最后通过算例分析,得到商业区充电站储能经济性配置方案. 将该配置方案与以峰谷差作为优化指标的传统储能配置方案对比,结果表明该方案有效增加了总削峰量,并将充电站年购电成本进一步降低.     

智能型混合能源独立供电/市电并联系统

开发了一个智能型混合能源独立供电/市电并联供电系统,解决再生能源可能引发之发电不稳定问题,利用独立电源混合并入市电之机制互补电能供应,运用成本导向发展经济调度法则,完成电源管理及功率分配最佳化过程控制,并可根据不同场址需求弹性加入各种再生能源以及传统能源.本系统透过全数字化控制达成电源管理及功率分配,并分析混合能源发电系统之冲击,并网模式将洁净能源电力转换供给一般负载使用,减少尖峰时刻之市电需求,于离峰用电或多余电能时将水电解为氢与氧储存备用,该系统可以逆潮流反馈电能回市电,自动侦测市电中断时以独立供电模式供应负载.本系统可达成三点目标:1)经智能型电源管理控制法则使系统操作于最佳效率之状态;2)并网模式时,输出与市电电压同相位之电流,达成单位功因并网以提升能源利用率;3)独立供电模式下提供低总谐波失真成分之正弦输出电压,有效降低电磁干扰.比对商购产品,少数有同时具备监视及控制功能,且不具备如本系统可任意搭配能源数量及调配电力使用负载条件之功能,本研究所开发之系统具有明显技术差异、领先优势及成本优势,具高度商品化价值.