基于改进粒子群算法的混合储能系统容量优化

为了调高风光互补发电储能系统的经济性,减少其运行费用,研究风光互补发电储能系统的容量优化配置模型,探讨粒子群算法的改进及混合储能容量优化方法。首先通过对全生命周期费用静态模型的介绍,利用蓄电池和超级电容器作为风光互补系统混合储能装置,以其全生命周期费用最小为目标,以系统的缺电率等运行指标为约束条件,建立了一种混合储能系统容量优化配置模型,其次,通过优化不对称加速因子进而改进了粒子群算法,最后利用算例在Matlab中进行了仿真与求解,结果表明,该方法不仅优化了蓄电池的工作状态,降低了储能系统的全生命周期费用,而且加快了收敛速度。     

含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案

随着电力系统中风电渗透率逐渐增加,大规模并网时有可能引起电网电能质量变差、电力系统失稳,甚至电压崩溃。文章提出了一种在含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案,对潮流雅可比矩阵进行奇异分解,计算全天运行状态下基于最大、最小奇异值的条件数指标,以条件数最大时段数据为基础,利用弱节点判据和发电机参与因子确定系统的关键节点和关键风机,对储能系统配置位置进行选址。建立计及条件数指标约束的总有功功率网损最小的目标函数,对比分析在4种不同情形下储能系统的配置容量,并采用引入收敛因子的粒子群算法求解。最后,以IEEE 39节点系统进行验证,结果表明,在关键节点处配置储能系统所需容量最少,对静态电压稳定控制最有效。     

基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置

在多能互补微网系统中,为优化储能装置在不同运行状态下的容量配置,建立了同时考虑离网及并网运行状态的储能配置双层优化模型,采用考虑极值变异的混合型粒子群算法求解,获得了储能装置并、离网状态的协调优化配置方案。算例验证结果表明,求解得到的储能优化配置结果比传统单层优化模型更优,具有较快的收敛速度和较好的计算精度。研究结果为微网储能优化配置策略提供了参考。     

基于元模型优化算法的混合储能系统双层优化配置方法

混合储能兼具能量型储能与功率型储能的优势,针对混合储能在风电平抑中的配置问题,提出了一种基于元模型优化算法的混合储能双层优化配置方法。首先,利用小波分解对风电功率的原始数据进行分解,得到混合储能需要平抑的功率。然后,针对功率分配策略对混合储能容量配置的影响问题,提出一种混合储能容量嵌套式双层优化配置方法。该方法的内层为混合储能功率优化分配策略,以荷电状态、充放电功率为约束条件,以蓄电池总体充放电功率最小为目标函数,以提高蓄电池的使用寿命;外层以最小容量、最小功率为约束条件,以混合储能的全寿命周期年均成本最小为目标函数。针对多变量、非线性、计算密集型双层优化方法具有求解复杂、计算时间长等问题,提出基于元模型优化算法的优化求解方法。算例分析结果表明,所提优化配置方法可以在保持混合储能经济性最优的同时,有效避免蓄电池频繁充放电,从而提高了其使用寿命;相比于传统的启发式求解方法,基于元模型优化算法的优化求解方法的计算速度更快,所得优化配置结果更精确。     

大规模风电集中接入的电力系统储能容量配置策略

风电集中并网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,配置储能则是改善电力系统静态和动态稳定性的有效手段。分析了储能在解决风电并网问题中的作用,基于液流电池建立了储能装置的机电暂态模型;以电力系统安全稳定为目标,应用数字仿真方法计算了风电集中接入的电力系统对储能的容量需求,提出了配置策略;针对中国典型风电接入电力系统,以保证电力系统静态和动态稳定性为目标,求取了该系统对储能容量的需求,并通过仿真计算验证了配置策略的正确性。     

基于离散粒子群算法的光伏微电网储能容量优化配置∗

传统储能容量配置策略为确保微电网运行的稳定性,在一定程度上增加了冗余投资,为此提出基于离散粒 子群算法的光伏微电网储能容量优化配置.通过蓄电池组与超级电容器的工程模型,获取光伏微电网储能装置的工作 特性,以容量配比最优、投资成本最小为目标构建储能容量优化配置模型,并引入离散粒子群算法求解模型,获得最 优储能容量配置结果.实例分析结果表明,对于蓄电池组与超级电容组成的储能装置,该方法在满足输出功率平衡的 基础上,给出了一个最优容量配比和最强经济效益的容量优化配置方案.     

基于ISSA的光储微网混合储能容量优化配置

近年来,新能源的大力发展促使分布式能源结合本地负荷的微网结构应运而生,针对光储微网混合储能容量优化配置的问题,提出一种改进的麻雀搜索算法（ISSA）对以经济性为目标建立的储能容量配置模型进行求解。首先,利用分时电价策略优化混合储能系统充放电功率,建立以储能系统年综合成本最小为目标的容量优化配置模型;其次,针对传统麻雀搜索算法求解精度低、收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,采用精英反向学习初始化种群,并结合粒子群算法改进麻雀位置更新公式,同时引入莱维飞行策略扩大算法搜索范围。最后,通过算例分析验证了所提策略的合理性和有效性。     

考虑控制器饱和与扰动的电力系统稳定域估计

针对含有控制器饱和与扰动的电力系统线性模型,提出一种基于二次型李亚普诺夫函数的实用稳定域估计新方法。首先通过引入死区函数建立控制器输出饱和且存在扰动的闭环电力系统模型;然后给出估计该系统稳定域的方法。为了减小估计结果的保守性,引入一个新的自由度,并将李亚普诺夫函数的选择转化为标准线性矩阵不等式约束优化问题,进一步利用矩阵的Schur补性质对该问题进行简化以便于直接利用Matlab软件进行求解;最后,将该方法应用于3机5节点电力系统的稳定域估计,证明了该方法具有简单实用且严格可靠的优点。     

基于混合储能的大型风电场优化控制

波动性电源的大规模接入,不仅造成电力系统运行调度困难,而且会影响其安全稳定运行。因此,通过配置储能装置来对并网功率进行平滑控制十分必要。基于一定配置容量的混合储能系统(HESS),提出一种用于大型风电场并网的最优控制方法。采用蓄电池和超级电容为储能介质,建立短期优化控制的动态模型,确立相应的控制目标和约束条件,并设计基于粒子群优化(PSO)的求解算法。仿真算例的结果表明该方法是正确、有效的。     

基于BAS-IMOPSO算法的风电系统储能优化配置

风力发电作为清洁的可再生能源,在电力系统中应用广泛。但风电出力的随机波动性对电力系统电能质量产生了不利影响。储能系统具有灵活的双向调节能力,引入储能可有效平抑风电接入系统带来的电压与功率波动问题。本文考虑储能接入节点与容量不同对风电出力波动的平抑效果不同,以系统电压偏差、日有功网损和系统内储能接入总容量为目标函数建立多目标储能优化配置模型,并采用改进多目标粒子群算法（BAS-PSO）求解该模型。模型求解结果为一组pareto最优解,为在其中选取最优储能配置方案,采用基于信息熵的逼近理想解排序法,得到最佳储能接入节点与容量。在IEEE-33节点配电网系统中对所提模型进行仿真验证,结果表明储能系统可有效降低配电网的电压偏差与有功网损,提高了系统的电能质量与运行经济性,并具有削峰填谷的作用,同时验证了BAS-PSO算法的有效性。     

风电机组与储能装置的协调平滑控制策略

储能和机组的联合运行可以降低风电出力的波动,然而所需的储能容量太大。为了降低储能装置的容量,提出了一种风电机组与储能装置的协调平滑控制策略。在机组的功率控制中引入了一个低于机组固有频率的低通附加控制环节,利用机组的惯性平抑风电功率的高频分量,而风电功率的中频分量采用储能装置进行补偿控制。机组与储能装置的协调控制能够实现对风电功率的较大范围频率分量的平滑,同时可有效降低储能装置的容量。采用2MW风电系统及0.3MW/0.2MWh ESD模型对控制方法进行了仿真对比研究。仿真结果表明,所提出的控制策略对机组输出的有功功率有较好的平滑效果。     

A New Flip-Flop-Based Transient Power Supply Clamp for ESD Protection

As CMOS technology is scaled, the design of a robust electrostatic-discharge (ESD) protection circuit that is transparent to the main circuit is becoming more challenging. For high- frequency applications where minimum parasitic capacitance is required, diodes along with clamps are a popular ESD protection method. The main challenge in the clamp design is to keep the clamp in "on" mode for the whole ESD event while minimizing area and avoiding false triggering. In this paper, a new clamp that uses a flip-flop to turn on the clamp for the complete ESD event is presented. The trigger circuit is able to keep the clamp on for over 2 mus, and this clamp passes a 3-kV HBM ESD stress. Simulation results show that this clamp is immune to false triggering and power supply noise. Furthermore, the stability problem in clamps is addressed, and the new clamp is shown to be immune to oscillation.     

满足互联电网CPS标准的AGC最小调节容量研究

分析了确定电力系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组调节容量的主要因素,提出将AGC最小调节容量的获取转换为最小调节速率的获取。根据电力系统实际运行情况和控制性能评价标准(control performance standard,CPS)考核要求,建立基于现代内点理论的互联电网CPS标准下的AGC最小调节速率的数学模型,确定解算条件,导出含互补约束条件的非线性规划算法。该方法能够确定不同时段最优AGC机组调节容量,协调不同特性机组的运行,从而保证电力系统安全稳定经济运行,同时很好地兼顾电网运行的可靠性和市场运营的经济性。大量的仿真实验和比较算例表明所提方法的可行性和实用性。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

户外在线监测装置电源系统的设计及实现

为了解决户外高压绝缘子在线检测装置的电源问题,研究了此类装置电源系统的一套设计及实现方法。此系统主要由光伏阵列、蓄电池、充放电控制器构成。为降低成本及保证系统的不掉电运行,通过计算使光伏阵列功率和蓄电池容量匹配。在不同的光照和温度条件下,基于最大功率点跟踪(MPPT)的充电管理使光伏阵列始终工作在最大功率输出状态。系统还专门设计了独立的蓄电池管理子模块,依据蓄电池特性曲线对电池进行管理。配合电池管理子模块,主控制器还采用基于各子模块之上的宏观策略对蓄电池组进行管理,使其高效工作并延长其寿命。同时,由于该系统运行于野外高电压环境,有针对性的采用了抗干扰设计,其抗干扰性能已通过相关EMC测试。挂网运行结果表明,此电源系统达到了稳定高效的设计要求.     

基于人工蜂群算法的配电网无功优化

针对配电网电压质量较低的问题,建立了完整的无功优化模型。首先提出了一种新的无功补偿候选点的方法,即先基于网损最小选择无功补偿点,在此基础上再用动态优化选择无功补偿点;然后建立以网损最小、并联电容器容量最小、电压水平最好、两类电压稳定裕度最大的无功优化目标函数,用模糊方法将含有量纲的多目标问题转化为没有量纲的单目标问题;接着用人工蜂群(ABC)算法确定无功补偿点和容量。最后对IEEE-33节点配电网系统进行了测试分析,并与其它两种优化算法相比较,结果表明使用该优化算法,配电网无功配置方案较优,线路损耗明显降低,电压质量和电压稳定裕度明显提高。     

储能参与电力系统快速调频的需求评估方法

随着特高压直流建设和可再生能源发展,直流闭锁故障对电力系统快速调频提出了挑战。针对储能技术改善电力系统频率稳定性,提出了一种储能参与系统快速调频的需求评估方法。首先提出了电力系统快速调频的瓶颈评估指标和瓶颈场景分析方法,为储能容量配置提供了场景基础;接着又提出了基于瓶颈边界场景的储能容量优化配置方法,以最小化储能容量配置成本消除电力系统快速调频的瓶颈场景;最后基于江苏电网实际数据进行了算例分析,结果验证了所提出的需求评估方法的有效性。     

900 MHZ radio‐frequency identification rectifier with optimization and reusing of electro‐static discharges protections in 180 nm digital CMOS technology

Sensitivity and electro‐static discharges (ESD) protection level are crucial parameters for any Ultra High‐Frequency (UHF) power rectifier–harvester designed for radio‐frequency identification (RFID) devices. While sensitivity limits the reading range of the interrogator‐to‐tag communication link, the requirement for an adequate protection against ESD is enforced in commercial devices connected to a printed antenna. Both resistive and capacitive parasitics of the protection circuits severely affect RF performance of the device. In the paper, a rectifier for UHF RFID embedding an ESD protection for 2 kV human‐body discharge model (HBM) level is proposed. The target of a low added parasitic capacitance is achieved by adapting the protection circuit to the RFID rectifier and reusing the ESD clamp for additional functions being mandatory in a UHF RFID front end. The layout of the ESD clamp has been optimized for minimum parasitic resistance without sacrificing the protection level. Two UHF harvesters were implemented in a 180 nm digital complementary metal‐oxide semiconductor (CMOS) technology, featuring a minimum sensitivity of ?15.5 dBm with an ESD protection level of 2 kV HBM. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于经验模态分解的平滑可再生能源功率波动的储能容量优化

随着可再生能源并网渗透率的提高,可再生能源并网的功率波动对电网产生诸多不利影响。储能系统(energy storage system,ESS)可有效克服可再生能源发电系统的功率波动性问题。为了平滑可再生能源的功率波动并确定储能容量,应用经验模态分解(EMD)的方法:对可再生能源输出功率样本进行EMD分解,得到一系列固有模态函数(IMF)。基于分解结果,考虑ESS充放电效率、荷电状态(state of charge,SOC)以及可再生能源系统输出功率的波动率约束,确定所需最小的ESS容量。以某地区风电场实际功率数据为例,算例结果表明,采用该方法能有效平抑风电功率波动,所用的储能容量较小,且能保证系统稳定运行。     

直流船舶综合电力系统中混合储能的精确功率分配策略研究

直流船舶综合电力系统是未来船舶的重要发展趋势,可实现全船能源的集中控制和管理。确保船载直流微电网中各分布式电源间的精确功率分配以及母线电压稳定是维持系统安全、经济运行的先决条件。因此,提出一种基于二次规划算法的精确功率分配方法,该方法充分考虑混合储能系统中不同储能介质的额定容量、荷电状态、爬坡速率以及充放电效率的差异,旨在保证系统稳定性的前提下,实现调压成本最小化。具体而言,其通过直流母线电压波动值确定目标功率,采用二次规划算法将目标功率值在混合储能间进行合理分配,从而以最小成本维持母线电压在允许范围内。最后,通过两个实时仿真研究案例验证了所提控制方法的有效性。