飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷.采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法.通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能.在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸.通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力.     

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷。采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法。通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能。在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸。通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力。     

基于混合储能技术的光储式充电站直流微网系统协调控制

基于混合储能的电动汽车充电站直流微网协调控制技术的研究对于维持直流微网母线电压的稳定、提高微网系统的经济效益都具有重要意义。提出了以飞轮和蓄电池混合储能作为光储充电站直流微网系统的储能形式,其中飞轮用于平滑高频功率波动和部分低频功率,蓄电池用于平衡基准功率以维持母线电压平滑稳定。并设计了直流母线5层电压(分层)协调控制策略,实现了微网系统中光伏发电、电动汽车充放电、负荷功率需求的协调控制。针对孤岛运行和并网运行中的5种不同工况,在Matlab/Simulink软件平台上对所提出的控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,在所有工况下,所提控制策略都能使直流母线电压在不同电压层间有效切换,维持光储充电站直流微网系统的直流母线电压平衡,实现了整个系统的灵活、可靠运行,因此该控制策略具有可行性和有效性。     

微电网中储能系统的集成设计与控制策略

由于光照强度与温度变化,光伏发电功率的波动导致微网系统并网侧功率发生较大波动。通过控制电池储能系统的有功功率,可以使平滑光伏电源功率波动成为可能。研究了光储联合发电系统的运行模式,提出了适用于光储联合发电系统的集成设计和控制策略,并对储能用功率转换系统进行了分析和设计;最后基于某光伏电站和负荷的实际历史运行数据,对所提出的方案进行仿真研究。仿真结果验证了光储联合发电系统控制策略的有效性,锂电池储能并网系统能够稳定地并网/离网运行,切换过渡过程平滑稳定     

基于飞轮储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入飞轮储能系统,实现对电网稳定功率的输出,从而便于电网调度。为了使得光伏发电系统对电网输出可调度的稳定电能,采用电流内环,速度外环的控制方式充电,使得储存的能量在飞轮所允许的范围之内;采用电流内环,电压外环的控制方式放电,使得系统在运行中保持直流母线的电压稳定。系统仿真实验和实验室平台实验表明,当电网运行正常时,带有飞轮储能系统的光伏发电系统可以向电网实时输出可调度的稳定功率;当电网发生故障时,通过切断并网连接,实现对光伏发电功率的储存。     

基于SMDP的光柴储独立微网能量控制策略优化

考虑含光伏发电装置、储能装置和柴油发电机组的独立微网系统,以提高微网长期运行经济性为目标,研究微网能量管理优化问题。首先对系统的随机动态特性进行建模,即针对光伏发电和负荷变化的随机特性,将微网系统的能量控制建模为半马尔可夫决策过程(SMDP);然后采用随机动态规划算法对最优策略进行求解,得到微网在不同的光伏发电功率、负荷需求、储能荷电状态等级和柴油发电机组运行数量下对柴油发电机组和储能装置的最优控制行动。仿真结果说明了所建随机模型的合理性和优化方法的有效性。     

光伏-储能联合微网系统工程方案设计

提出分布式发电光伏-储能联合微网系统总体设计方案,进行了并网光伏发电系统、储能系统和微网控制管理系统设计。重点介绍了光伏电池阵列、并网逆变器、储能装置充放电系统、储能系统容量规划、微网电网结构、光储联合微网系统整合运行等设计内容。本工程将建设一个分布式光伏电源、储能系统友好接入电网,实现微电网双向潮流环境下控制保护协调工作的系统。     

光伏-储能联合微网系统工程方案设计

提出分布式发电光伏-储能联合微网系统总体设计方案,进行了并网光伏发电系统、储能系统和微网控制管理系统设计.重点介绍了光伏电池阵列、并网逆变器、储能装置充放电系统、储能系统容量规划、微网电网结构、光储联合微网系统整合运行等设计内容.本工程将建设一个分布式光伏电源、储能系统友好接入电网,实现微电网双向潮流环境下控制保护协调工作的系统.     

飞轮储能风力发电系统的功率快速平滑控制策略研究

飞轮储能风力发电系统可充分利用风能资源,抑制风电系统功率波动。但是飞轮储能系统的并网逆变器输出功率的高频扰动将降低电网吸纳风能的能力。且增加飞轮储能系统后,风力发电系统的软硬件成本较高。文中通过分析并网逆变器输出功率的高频扰动风量,计算飞轮储能系统功率参考值,实现快速功率平滑控制,减少并网功率波动,增加电网吸纳能力。通过采用定频滞环控制策略,克服了开关频率不固定、输出电流谐波含量高的缺点,其响应速度快,软硬件资源要求低,可减少PI控制器,减少锁相环等环节,降低软件开发成本。为验证采用定频滞环控制的快速功率平滑控制策略的性能,设计了仿真模型,并进行实验验证。仿真和实验结果表明：该控制策略可快速降低网侧有功功率波动,减小网侧电流谐波且软硬件成本低。     

非并网风力发电系统飞轮储能控制策略

大规模非并网风力发电避开了风电并网的技术难题。针对大规模非并网风力发电系统,提出一种飞轮储能系统辅助的风力发电方案,研究了飞轮储能系统对于非并网风力发电系统直流母线电压和输出功率的控制方法,建立了相应的Simulink仿真模型,用模拟实际风速对飞轮储能系统平稳非并网风力发电系统输出功率进行了仿真。结果表明,在飞轮储能系统的辅助下,非并网风力发电机组可以按要求输出功率曲线以满足负荷需求,并在直流母线发生故障时,飞轮储能系统加速输出所储存的能量以稳定整个风力发电机组-飞轮储能系统输出功率。     

微网中的多元复合储能技术

储能技术被认为是微网的核心技术之一,它在稳定电网运行及利用可再生能源方面有重要作用.阐述了微网中储能的作用和意义,并结合适用于微网的几种储能方式,如飞轮储能、超导磁储能、超级电容器和蓄电池,分析了其技术特点.提出了未来微网中的多元复合储能应用模式,并简要分析了应用多元复合储能的技术课题.     

应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略

配电网发生停电事故时,可组建应急微电网来应急供应电力。由于应急微电网存在临时建立、通信条件差、工况多变及电源车频繁插拔等问题,提出了应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略,同时将储能与柴油发电机作为主电源供电。所提控制在一次下垂控制与二次频率及电压恢复控制的基础上加入均衡控制,并基于不同时间尺度解耦。其中,柴油发电机的均衡控制通过反馈频率控制信号来修正稳定运行点,以补偿调速器测量误差实现出力均衡;储能的均衡控制根据荷电状态偏差动态调节下垂斜率,以实现荷电状态的均衡。所提控制策略不依赖于中央控制器,有利于应急供电的迅速开展。最后,仿真验证了控制策略的可行性与有效性。     

独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制

在独立交流微网系统内,柴油发电机和电池储能之间的协调控制是保证系统稳定运行的关键。利用电池储能的快速响应特性,提出了柴油发电机和储能电池的协调控制方法。柴油发电机作为主电源时,通过在储能系统传统下垂控制中引入辅助功率控制信号,防止柴油机长时过流引起的系统崩溃,提高了系统稳定性。针对微网内主电源从储能系统转为柴油发电机或者从柴油发电机转为储能系统时的短时停电问题,提出了柴油发电机和储能电池双主电源的无缝切换控制策略。最后利用PSCAD仿真软件对所提方法进行了验证。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

基于滑模控制的飞轮储能稳定光伏微网离网运行母线电压策略的研究

由于受到自然因素的影响,离网运行的光伏微网电源输出功率具有间歇性和随机性,这会导致其母线电压产生波动。因此需配置一定容量的储能设备,以确保供电的可靠性和电能质量。提出一种采用飞轮储能系统辅助储能的光伏发电方案,设计了分段稳定直流母线电压的控制策略。基于滑模变结构控制理论对飞轮驱动电机的充/放电环节进行了分析和控制方法推导。在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了相应的仿真模型。分别对采用传统PI方法和滑模控制方法两种方式下母线电压控制过程进行了仿真,结果表明滑模控制更具有优越性,光伏微网的电压质量得到了有效的提高。     

基于条件风险价值的风柴储孤岛微网经济风险评估

基于条件风险价值方法提出风柴储孤岛微网经济风险评估模型。对孤岛微网中风机与柴油发电机故障情况进行抽样,结合其出力分别建立可靠性模型;综合考虑储能放电深度和充放电次数对储能容量衰减的影响以及储能运行策略,建立储能系统可靠性模型;考虑微网内不同重要程度负荷停电造成的经济损失,采用条件风险价值方法定义经济风险严重度指标;采用蒙特卡洛模拟法求解严重度指标计算公式中的停电损失概率密度函数。以欧洲典型低压孤岛微网为例,对不同风机装机容量、负荷峰值、一般负荷容量占比以及置信度下的严重度指标进行分析,验证了该指标的合理性。     

高温超导体新材料在发电设备上的应用

该文简要介绍高温超导体新材料的开发、性能、优点及其对超导发电机、超导电磁蓄能发电系统、超导飞轮蓄能发电系统发展的影响。表１ 。     

模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略

直流微电网的变换器均通过电力电子变换器接入直流母线,而电力电子变换器缺少惯性和阻尼作用,负载功率突变会引起变换器端口电压电流的振荡,给直流母线带来较大的冲击,影响微电网的稳定性。文中参考虚拟同步发电机在并网逆变器控制中的应用,提出了一种模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略,使储能变换器具有直流发电机的端口特性,并建立小信号模型,利用阻抗比判据分析了其小信号稳定性。仿真和实验证明所提控制策略可以增强储能单元维持直流微电网内功率平衡的能力,提高直流微电网的供电质量。     

保供电型光储微电网运营策略分析

针对传统应急电源车保供电存在的资产利用率不足、成本较高等问题,结合微电网的发展趋势,提出了一种保供电型光储微电网的运营策略,重点讨论了微电网应用于保供电领域的经济性。提出了光储微电网代替应急电源车的保供电思路,从初始投资成本、运维成本、收益三方面初步分析了微电网应用于保供电领域的经济性;为了解决现阶段储能投资效益差的难题,提出了供电企业向储能投资商给予补贴的建议,并为此提出了虚拟保电量的概念;为了合理确定供电企业给予储能投资商的补贴数额,提出了非博弈和博弈2种补贴方案,并对3种运营模式中共同博弈投资模式的内部交易和定价机制进行了详细讨论。基于算例分析了不同的运营模式下供电企业和社会资本的经济效益,以确定最优的运营策略。     

考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型

能源利用效率低和环境污染严重等问题促使分布式微电网技术得到快速发展。从主网侧来看,微电网作为一个可控子系统,稳定的联络线功率可以使得其外部特性被视为与时间相关且具有周期特性的等效负荷。然而,微电网内可再生能源出力的不确定性致使联络线功率稳定面临很大风险。为了解决这一挑战,提出了考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型,通过协调优化其他可调度分布式电源和储能系统的出力,降低可再生能源不确定性带来的风险,从而保证微电网与主网间联络线功率的稳定性。采用列生成算法对所形成的鲁棒优化模型进行求解,在修改后的IEEE 33配电系统上进行算例验证。仿真结果表明,提出的模型可以有效地稳定微电网与主网之间的功率交换,使其具有等效负荷的外部特性。