基于全钒液流电池的风储联合系统建模及控制策略研究

风能本身的间歇性与无规律性,使得风电大规模并网后对电网造成的负面影响愈来愈显著,而储能装置能有效改善间歇式电源的波动,因此可以利用储能装置和风机构成风储联合发电系统,提高分布式能源的可控性和稳定性。储能系统作为主控单元,储能充电采用V/f控制放电和PQ控制策略,借助PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了风储联合系统各单元模型,实现了风储系统在储能作为电源和负载2种模式下的稳定、可靠运行,仿真结果验证了所建风机、储能模型的可靠性及控制策略的有效性。     

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。     

面向智能电网负荷调节的自适应储能系统控制

提出一种自适应储能系统控制方法,对智能电网中电动汽车的动态无线充电负荷进行调节.该方法在系统代价函数中联合考虑电网侧功率的变化率和充放电对电池寿命的影响,采用自适应动态规划算法,通过在线神经网络训练,估计并最优化系统长期代价,从而得到近似最优的储能系统控制策略.仿真结果表明,该方法能有效降低电网侧功率的斜率,使负荷更加平稳,同时延长储能系统中电池的寿命.     

储能电池及其在电力系统中的应用

分析了电力储能系统的现实需求,各种储能电池的特点和适用场合;介绍了电池储能系统的结构和工作原理;从削峰填谷、稳定可再生能源输出、提高电能质量3个方面对储能电池在电力系统中的应用进行了综述,并对电池储能技术的研发与应用前景进行了展望.     

基于同步控制的微网多工况小信号稳定分析

针对风机接入微网后较严重的频率稳定和功率平衡问题,提出微网环境下的双馈风机同步控制策略.在风机的转子侧,通过引入风机主动降载控制使双馈风机具有向系统提供功率备用和一次调频的功能,可以更有效地向微网提供频率支持.针对采用同步控制策略的典型风机-储能微网系统进行小信号稳定分析,计算得到的多工况主导特征根表明,微网的主导模式主要与风机轴系以及风机、储能控制内/外环两类控制参数密切相关.通过风速、负荷等扰动仿真分析表明:风机的降载运行有助于改善微网系统的小扰动性能,协调设计风机和储能的有功下垂系数亦可有效改善主导特征根的阻尼.     

基于同步控制的微网多工况小信号稳定分析

针对风机接入微网后较严重的频率稳定和功率平衡问题,提出微网环境下的双馈风机同步控制策略.在风机的转子侧,通过引入风机主动降载控制使双馈风机具有向系统提供功率备用和一次调频的功能,从而可以更有效地向微网提供频率支持.针对采用同步控制策略的典型风机-储能微网系统进行小信号稳定分析,计算得到的多工况主导特征根表明,微网的主导模式主要和风机轴系以及风机、储能控制内/外环两类控制参数密切相关.通过风速、负荷等扰动仿真分析研究进一步表明:风机的降载运行有助于改善微网系统的小扰动性能,同时协调设计风机和储能的有功下垂系数亦可有效改善主导特征根的阻尼.     

微电网储能系统控制对电能质量的保障

针对微电网中容易出现的电能质量问题,提出对微电网的储能系统采用合适的控制方法来保障电能质量.提出微电网的储能系统采取两种储能电池设备,即能量型储能锌溴液流电池和功率型储能钛酸锂电池,对混合储能系统采取微电网DC/DC变流器和DC/AC变流器的两级控制,其中混合储能的DC/DC变流器控制采用基于功率波动性质的分配方法和恒流快充控制,混合储能的DC/AC变流器采用PQ控制和改进下垂无差调频控制方法,并在控制算法中设置合适的参数,并且在微电网运行当中根据其运行情况自动切换控制算法,实现微电网运行当中电压偏差、频率波动、交流母线电压谐波等电能质量指标达到运行要求.本文也通过对一个实际的微电网搭建了整体的仿真控制模型,通过对典型算例的仿真验证了该微电网主要电能指标远高于国家标准.本文的特点是在微电网中采用了两种不同特性的储能电池的混合储能系统并对微电网的混合储能系统采用了多种成熟且适用的控制技术,用以保障微电网的电能质量.     

电池储能系统功率稳定的非线性控制方法

建立了电池储能系统的数学模型,基于微分几何理论,充分考虑控制对象的非线性特点,设计了非线性控制策略,对电池储能系统的输出目标实现稳定控制.仿真结果表明:设计的非线性控制策略具有很好的动态性能,可以有效保持负载功率的稳定,同时也能减少由于干扰引起的母线电压降落.     

铅酸电池储能管理系统的结构分析

随着微电网的发展,电池储能显得至关重要。如何提高储能电池的效率以及可靠性,是值得研究的重要课题。通过介绍铅酸电池储能管理系统结构,分析了其结构模块的原理与功能,对电池成本、运行状态、充放电时间设定及寿命预测等方面进行了研究,使电池达到最佳性能,并提高寿命及运行可靠性。     

基于CS-PSO算法的电池储能系统多目标优化运行策略

为了充分发挥储能系统在智能配电网中的积极调节作用,提出了一种统一为成本量纲的电池储能系统多目标优化运行模型。该模型以一个完整调度周期的配电网购电成本、网络损耗费用及电压调节费用均最小为目标函数,以电池储能系统的充/放电功率为控制变量,并确保储能系统在整个调度周期的能量守恒及容量约束。再应用层次分析法计算各子目标权重,化多目标函数为单一综合目标函数。针对所提出的电池储能系统优化运行模型,提出一种改进的混合粒子群优化算法—纵横交叉粒子群优化(CS-PSO)算法。将纵横交叉算子引入粒子群算法,并采用交叉搜索的方法以维护种群多样性,再以电池荷电状态为粒子位置矢量元素,实现完整调度周期内储能系统优化运行策略的求解。最后,对含高渗透率分布式发电单元和电池储能的IEEE34节点算例进行仿真,对比分析了3个单一单目标与本文多目标的优化结果以及3种智能优化算法的计算性能,还分析了储能系统优化运行对系统电压质量的影响。仿真分析结果表明:多目标优化能够充分利用储能系统为配电网提供多种服务,使配电网获得最大综合效益;CS-PSO算法在求解非线性规划问题时具有很好的收敛特性及较高的计算效率,从而验证了所提模型及算法的有效性。     

风光储混合发电系统优化设计与分析

针对风光储混合发电系统优化设计问题,在满足可靠性的前提下,结合风力发电机组、PV方阵、抽水蓄能电站、蓄电池组等元件的输出特性,以及能量交易系统的运行方式,以总系统成本最小为目标,建立了相应的优化模型.进而分析了可靠性约束、上网电价、能量交易系统容量,以及不同运行方式对风光储混合发电系统优化配置结果的影响,为混合系统的优化设计和运行提供了依据.     

一种利用混合储能系统平抑风光功率波动的控制策略

储能系统作为一种能量缓存装置,在风光储一体化发电系统中发挥着至关重要的作用。将储能的功能定位于平抑风光输出功率波动。为满足系统对功率和能量两方面的需求,利用超级电容和蓄电池两种互补元件组成混合储能系统对可再生能源出力波动进行两级平抑,提出了基于移动平均算法的控制策略,在此过程中,依据功率波动量大小及储能单元的荷电状态对移动步长进行实时优化。通过对蓄电池和超级电容的灵活、准确、快速控制,实现了风光输出功率波动的平抑,有效改善了风光出力波动引起的电能质量问题,并延长了蓄电池的循环寿命。在PSCAD/EMTDC环境下搭建系统模型,仿真验证了控制策略的有效性。     

风电功率特性分析及其不确定性解决方案

风力发电对电力系统的不利影响主要源自风电自身功率的随机性,风电并网问题的关键在于如何解决风电功率的不确定性.为此,需要首先对风电的波动特性进行深入分析,然后针对主要矛盾方能提出合理的解决方案.采用频域分析法对风电功率的波动特性进行详细分析,明确风电功率变化的频域分布.介绍风电功率预测和储能技术用于解决风电功率不确定性的应用,并根据频域分析结果给出储能技术选择的原则.风电功率预测与储能技术能够从根本上解决风电功率的不确定性,为风电等不确定性电源并网问题提供新思路.     

变桨距风力发电机组的建模与硬件在回路仿真

针对风力发电机在运行过程中存在的诸多不确定因素对风机系统进行分析,建立了基于PC—Based平台的风机硬件在回路仿真平台,并进行了控制系统仿真试验。试验结果表明,仿真平台能够实时模拟风机正常运行的状态：在低风速时它能够根据风速变化,保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时通过改变桨距角以限制风机获取能量,使机组保持在额定值下发电。该平台能够省去高昂的设备费用,具有工程设计指导意义和应用价值。     

全钒液流电池在风电中的应用前景

风力发电具有不连续性和不稳定性,使其大规模并网运行受到限制。全钒液流电池是一种具有优良特性的新型蓄电储能设备,可以用作风力发电的配套储能装置,平滑风力发电的输出。综述了风电对储能电池系统的要求,全钒液流电池与其它电池系统的特性区别,以及全钒液流电池系统的技术发展概况。     

基于小波算法的风电储能装置优化控制

风力发电是对传统发电方式的有效补充。风的方向、大小常具有不可预测、不可控制等特点。这些特点会导致由风力发电主导的电厂所输出的有功功率存在波动, 从而影响整个大电网, 造成大电网频率不稳定, 使得大电网的电能质量下降, 甚至会带来大电网的解裂。文章以双馈感应风力发电机模型为基础, 构造了风力发电系统模型, 并采用小波变换理论对该模型所输出的有功功率进行多层次分解。在低频分量信号中应用MUSIC谱估计算法, 建立非平稳随机时变功率谱, 通过比较输出功率与设定阈值之间关系, 设计基于分布式储能方式下的风力发电机储能装置控制系统。仿真结果表明:设计的控制系统可以实现对风电输出功率在线监控下的功率平滑控制。     

基于支路模式势能的含高比例DFIG电网低频振荡特性分析

针对风电并网后小干扰稳定问题,文中从能量角度提出了含双馈风机(DFIG)的多机电力系统小干扰分析方法,基于支路模式势能函数,利用WSCC3机9节点系统,重点分析了双馈风机并网后不同风电渗透率对系统模式振荡割集的影响.分析结果表明:利用支路模式势能分析高比例风机并网电力系统,能够清晰的从网络角度体现不同模式下支路振荡情况,且分析结果较为合理.     

风光储独立和联合参与日前电力现货市场交易优化比较研究

针对电力市场环境下风光储参与日前电力市场方式的问题,结合风光储互补特性和风光出力不确定特征,对风光储独立和联合参与现货市场交易优化进行了比较研究。首先,结合日前现货市场机制构建了风光储独立和联合参与市场的交易模式和基本框架。其次,通过拉丁超立方采样和同步回代将风光出力随机变化过程转化为多个确定性概率场景。然后,分别以预期收益最大为目标,考虑合作的参与和激励约束,建立了风光储独立和联合参与现货市场交易的优化模型,并在此基础上进一步构建了考虑条件风险价值的联合交易优化模型。最后,通过算例验证发现:储能在独立和联合模式下均有平抑风光偏差的作用,且后者效果更好;同时,联合模式下收益与风险水平呈现非严格的正相关关系,实际应用中应设置适当的置信水平以获得更大利润。     

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.     

风储混合系统运行模式及其优化配置

研究了风储混合运行模式和优化配置,以及各个模式适用的储能方式和容量配比等问题,分析了风储系统运行模式的特点.结果表明,采用长补偿运行模式的风储混合系统,储能电池的容量应近似等于风电场的额度出力;短补偿模式的储能系统需提供数十分钟额定风电出力的储能量;平台控制运行模式下的储能电池容量介于长补偿运行模式和短补偿运行模式之间.