基于WPD-LPF和灰色关联度的混合储能平抑风电波动控制策略北大核心CSCD

为获取更多风电并网功率分量信息,降低储能配置需求,文章将WPD-LPF、灰色关联度以及模糊控制相结合,提出了风电并网功率获取和储能功率分配的方法。该方法首先利用小波包分解风电功率,获取低频、高频功率分量,以风电功率波动限值约束,采用低通滤波进一步分解高频功率分量,提取部分高频功率分量,得到风电并网功率由部分低频功率分量和部分高频功率分量组成。然后,采用灰色关联度聚类重构剩余的各高频分量,进而获得混合储能系统的功率曲线。根据超级电容的荷电状态,利用模糊控制对混合储能系统的功率进行修正,得到优化后的混合储能功率。最后,与其他风电平抑策略进行了对比,验证了文章所提方法的有效性和优越性。     

Li-SC HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制策略

微电网通常采用储能系统来平抑负载变化引起的直流母线功率波动。文章采用锂电池和超级电容器的混合储能系统(Li-SC HESS)来同时满足因负载变化引起的功率与能量两方面的需求。研究了混合储能系统模型结构,提出了相应的HESS功率协调分配的PCH强跟踪控制方法。结合Simscape在Simulink中建立光储微电网混合储能系统仿真模型,与微电网常规的双闭环线性控制策略进行对比研究。仿真试验结果表明,提出的HESS控制策略可有效减少锂电池充放电次数,平滑其充放电过程,延长使用寿命,进而改善混合储能系统的性能。     

双级锂电池-超级电容混合储能的协调控制及功率分配

为平抑直驱式永磁同步风电机组功率波动,文章采用双级锂电池-超级电容混合储能的分层控制策略。首先,通过双向DC/DC变换器控制各储能单元充、放电;其次,将混合储能系统分为协调管理层和功率优化层,协调管理层充分利用锂电池和超级电容优势互补,功率优化层以锂电池荷电状态和最大充、放电功率为约束,建立锂电池功率分配策略及充、放电模式切换;最后,将实测风速数据导入仿真模型,并对比单级锂电池系统的充、放电次数。仿真结果表明,文章所提混合储能系统分层控制策略可很好地实现平滑风电系统出力,且减少了锂电池的充、放电次数,延长锂电池的使用寿命。     

高阶统计量与小波包分解在风氢混合储能系统中的应用

以平抑风电场有功功率波动为目标,利用小波包分解风功率信号得到功率波动超限分量,使用高阶统计量分析各个分量获取特征值,采用支持向量机对各个分量进行分类,得到风氢混合储能系统中需被超级电容吸收的高频波动部分和被制氢发电系统消纳的低频波动部分,构建风氢混合储能系统功率平滑控制策略。最后在仿真中通过与常规混合储能系统进行对比,得到该方法能够有效平抑风电场有功功率波动,平滑风功率曲线,研究结果可为电转气这一新型储能技术提供一定的参考。     

基于变换器级联的直流微电网混合储能系统及控制

提出一种基于双有源全桥DC/DC变换器和Buck/Boost双向变换器级联结构的直流微电网混合储能系统及其控制策略。前级为双有源全桥DC/DC变换器,连接超级电容和直流母线,利用超级电容快速补偿直流微电网的高频功率波动;后级为Buck/Boost双向变换器,连接锂电池和超级电容,通过锂电池对超级电容进行能量补充,间接补偿直流微电网的低频功率波动。该混合储能系统结构不但能满足分频补偿直流微电网功率波动的要求,而且利用双有源全桥DC/DC变换器,实现与直流母线的电气隔离,同时有效降低储能设备额定电压;并且对Buck/Boost双向变换器下垂特性进行分区能有效减少锂电池动作次数延长其使用寿命。通过仿真验证,所提出的控制策略可依据直流母线电压信息,快速调节混合储能系统的输出功率,维持直流母线电压稳定,实现直流微电网的可靠运行。     

基于净功率频率分解的微电网混合储能 优化配置研究

微电网利用储能系统、微型燃气轮机等能够快速响应负荷和间歇式能源功率变化的可调节资源,平抑风光出力的波动性,提高电源出力和负荷的匹配性,形成能够基本实现内部功率平衡的供电网络,降低间歇式电源并网对电网安全运行造成的影响。蓄电池等能量型储能的能量密度高,但频繁充放电会快速降低电池使用寿命;超级电容等功率型储能的能量密度低,但功率密度高,并且可充放电次数多。研究了微电网中采用蓄电池和超级电容组合的混合储能系统优化配置方法,利用快速傅里叶变换对一个控制周期内的微电网净功率进行频谱分析,确定混合储能系统的输出功率,建立了以混合储能配置成本最小化为目标的优化模型,并采用粒子群算法进行求解,最后通过算例验证该方法的有效性。     

孤网运行微电网中混合储能管理与控制策略研究

对孤网运行风光互补微电网电压频率控制和混合储能功率分配问题提出了混合储能管理控制策略,该策略将混合储能中锂电池设定恒功率和压频电源两种模式,对超级电容器采用电压/频率控制。锂电池作恒功率电源时,根据发电预测和负荷预测结果平复系统波动;超级电容器则依据电压/频率控制补偿系统实时功率缺额,保障微电网稳定运行。为此在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,进行了孤网运行、能量分析、模式切换三次仿真,结果表明该策略正确。     

基于模糊控制的EV混合储能能量管理策略研究

针对锂电池和超级电容混合储能系统输出功率实时分配问题,为提高策略控制精度,设计了一种基于参数改进的模糊控制策略。根据混合储能单元实时荷电状态建立了动态功率模型,以各储能装置实时最大允许充放电功率和系统需求功率为输入参数,制定了更为精确的模糊控制规则,以实现模糊控制功率分配。搭建实验平台,将参数改进前后的模糊控制策略进行比较。实验结果表明,采用参数改进后的模糊控制系统工作稳定,单位时间内锂电池电流幅值平均降低了5%,提升了超级电容的使用效率,可延长锂电池使用寿命。     

计及混合储能荷电状态的光伏直流微网功率分配策略

针对光伏直流微电网中光伏出力和负荷投切产生的功率波动,将锂电池和超级电容器构成的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）运用在直流微网中可以平抑系统功率波动和稳定直流母线电压。在考虑超级电容荷电状态（SOC）的二次功率分配的基础上,提出一种基于光伏单元,混合储能系统和负荷三者协调运行的控制模式。根据光伏电池出力情况和负载消耗功率的关系以及各储能单元间SOC的不同,将光伏直流微电网分为4种运行模式,实时调节各储能单元的出力情况,使系统各微源间的功率达到动态平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个含混合储能系统的光伏直流微网仿真模型,结果表明所提控制策略既能稳定运行在各种工作模式,又能保证直流微网系统稳定可靠运行的前提下优化各微源间的出力,验证了该控制策略的有效性和准确性。     

邮轮混合储能系统分段式下垂控制技术

针对脉冲负载频繁投切引起的邮轮混合储能系统频率、电压波动问题,提出一种改进的下垂控制策略。针对锂电池和超级电容混合储能系统建立仿真模型,为各储能单元配置独立的双向DC/DC变换器,仿真分析分段式下垂控制策略对功率分配和均流控制的效果。仿真结果表明：在负载突加或突卸工况下,分段式下垂控制策略可根据负载功率和直流母线电压变化自动控制储能系统功率流向,快速有效平抑电网的负载波动。     

Optimization of hybrid solar energy sources/wind turbine systems integrated to utility grids as microgrid (MG) under pool/bilateral/hybrid electricity market using PSO

This study presents an optimized design of microgrid (MG) in distribution systems with multiple distributed generation (DG) units under different market policies such as pool/hybrid electricity market.Proposed microgrid includes various energy sources such as photovoltaic array and wind turbine with energy storage devices such as battery bank.In this study, microgrid is considered as independent power producer company (IPP) in power system. Price of selling/buying power in on-peak or off-peak for MG, DG and upstream power system (DISCO) under pool/bilateral/hybrid electricity market are different. In this study, particle swarm optimization (PSO) algorithm has been implemented for the optimization of the microgrid cost. The costs include capital cost, replacement cost, operation and maintenance costs and production cost for microgrid and DGs. Then, an objective function to maximize total net present worth (NPW) is presented. PSO approach is employed to obtain the minimum cost of microgrid, during interconnected operation by optimizing the production of local DGs and power exchanges with the main distribution grid. The optimization algorithm is applied to a typical LV network operating under different market policies.     

A hybrid optimization technique for proficient energy management in smart grid environment

Electrical energy is one of the key components for the development and sustainability of any nation. India is a developing country and blessed with a huge amount of renewable energy resources still there are various remote areas where the grid supply is rarely available. As electrical energy is the basic requirement, therefore it must be taken up on priority to exploit the available renewable energy resources integrated with storage devices like fuel cells and batteries for power generation and help the planners in providing the energy-efficient and alternative solution. This solution will not only meet electricity demand but also helps reduce greenhouse gas emissions as a result the efficient, sustainable and eco-friendly solution can be achieved which would contribute a lot to the smart grid environment. In this paper, a modified grey wolf optimizer approach is utilized to develop a hybrid microgrid based on available renewable energy resources considering modern power grid interactions. The proposed approach would be able to provide a robust and efficient microgrid that utilizes solar photovoltaic technology and wind energy conversion system. This approach integrates renewable resources with the meta-heuristic optimization algorithm for optimal dispatch of energy in grid-connected hybrid microgrid system. The proposed approach is mainly aimed to provide the optimal sizing of renewable energy-based microgrids based on the load profile according to time of use. To validate the proposed approach, a comparative study is also conducted through a case study and shows a significant savings of 30.88% and 49.99% of the rolling cost in comparison with fuzzy logic and mixed integer linear programming-based energy management system respectively.     

Hierarchical energy management control for islanding DC microgrid with electric-hydrogen hybrid storage system

In this paper, a hierarchical state machine energy management control method based on minimum cost algorithm is proposed. This method consists two layers, the bottom layer is responsible for the control of each devices while the top layer uses state machine strategy and minimum utilization algorithm to distribute power for each micro sources. Combining the minimum utilization cost theory with the state machine control method, the control system can optimize the utilization cost and energy storage level of the electric-hydrogen hybrid energy storage system under the premise of meeting the requirements of the basic operation of the microgrid. Through the centralized management of the top layer and the control of the bottom layer, the method completes the operation target of the microgrid, thus improving the energy utilization rate and reducing the utilization cost of the system. The real time simulation is carried out through the RT-LAB semi physical system. By a 72 h online operation under actual conditions, the effectiveness of the proposed method is verified, which ensures the low cost and stability of the island DC microgrid with electric-hydrogen hybrid energy system.     

考虑需求侧响应的微网混合储能优化配置

在微网中配置混合储能并引入需求侧响应机制,有利于提高电网运行时的灵活性,降低分布式电源对电网带来的冲击。针对含风力发电机、光伏、储能的并网型微电网,引入需求侧响应机制,建立了以混合储能全寿命周期净现值、微网购电成本和需求侧响应成本为目标函数的微网混合储能优化配置模型,对混合储能容量进行优化配置,采用改进差分算法求解该模型。结合某地实际微网进行验证,结果表明,混合储能可有效改善分布式电源对微电网的影响,需求侧响应可显著降低混合储能成本,提高微网运行的经济效益,为类似微网混合储能优化配置提供了参考。     

含复合储能的冷热电联供系统多目标运行优化研究

冷热电联供（combined cooling, heating and power, CCHP）系统是分布式能源系统发展的主流趋势,针对CCHP系统的能量调度问题,提出了储电、储热相结合的复合储能技术;为实现CCHP系统的运行优化控制,建立了CCHP系统拓扑架构、系统模型、多目标函数及约束条件,采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标函数,利用遗传算法进行优化求解,并与不含复合储能的CCHP系统进行对比分析。结果表明：将复合储能引入CCHP系统,能有效降低系统运行成本和一次能源消耗量,提高系统节能率和削峰填谷能力,为CCHP系统的优化运行策略提供了较好的参考方法。     

基于双模糊控制的独立微网能量优化策略

为使微网运行效益最大化,提出一种含风—储系统的独立微网的能量优化策略,该策略采用双层模糊控制方式,针对微网峰谷特性,根据日前启停机计划确定风电机组与需求侧管理负荷的投切状态,对实时调度则使用模糊控制得到风电机组、储能与负荷的功率值。对于微网瞬时功率波动,采用模糊理论,通过蓄电池—需求侧负荷混合系统平抑功率波动。实例应用结果表明,该独立微网能量优化策略有效。     

Solid oxide fuel cell-lithium battery hybrid power generation system energy management: A review

The solid oxide fuel cell (SOFC)/lithium battery hybrid energy structure uses lithium batteries as the energy buffer unit to ensure that the SOFC can operate safely and stably when the load power increases suddenly. For the SOFC/lithium battery hybrid power generation system, a real-time energy management strategy based on power prediction is discussed, and an in-depth summary is made from system construction, power prediction, energy distribution, and power tracking. In the hybrid power generation system, the SOFC system and the lithium battery influence each other. Research the appropriate energy management strategies and realize real-time energy distribution and tracking of hybrid power generation systems in order to improve system performance and economy. This has become a key issue in the current SOFC hybrid power generation system research field.     

基于NCPSO的微网群优化调度策略研究

传统的粒子群优化（PSO）算法因在微网优化中不易达到全局最优而导致微网运行成本过高,该文采用小生境混沌粒子群优化（NCPSO）算法对混合微网群的运行策略进行协同优化,以实现区域微网经济性最优、环境治理成本最低、风光等可再生能源利用率高等目的。根据所提出的调度策略,建立的优化调度模型包括动态电价下的负荷模型、经济收益模型以及成本模型等,使用NCPSO算法得到多微网在一个周期内的最佳运行状态,实现微网群系统综合能源的互动调控、空间互补。通过分析微网群的功率交互动态、可控能源的发电以及储能电池的荷电状态等,验证微网群的电力负荷响应动态电价,表明了NCPSO算法优化微网群运行的优越性、有效性。     

基于改进粒子群算法的混合储能独立调频的容量优化研究

新能源与可再生能源在“3060双碳”战略目标下深入构建清洁能源体系,针对储能以独立主体向电网提供调频辅助服务以应对间歇性和随机性功率波动的优化问题,提出飞轮和锂电池混合储能的容量配置策略。首先,以考虑调频里程的储能经济效益最大化建立数学模型;然后采用自适应噪声完备集合经验模态分解将调频指令分解为高频需求和低频需求;最后构建算例,在不同分频参数下嵌入混合储能的充放电功率控制和荷电状态约束,并运用反向搜索前期寻优和变异交叉策略后期寻优的改进粒子群算法求解。结果表明,该方法求解得到的配置方案有效提升了混合储能整体的经济性和安全性。