基于混合储能的直流微电网协同能量管理策略

根据直流微电网的结构以及运行特点,分析了直流微电网中分布式发电单元和混合储能单元的控制策略。针对直流微电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载突变造成的直流母线电压波动问题,提出了一种基于直流微电源模块和混合储能模块的协同能量管理策略。该控制策略以直流母线电压为信号对混合储能模块的充放电模式进行控制。同时也搭建了含光伏微源单元和混合储能单元的仿真模型,通过MATLAB/Simulik仿真软件对混合储能的能流切换模式进行仿真,结果表明该策略在负荷波动或者光伏单元输出功率不稳定情况下直流母线电压的相对稳定性,验证了该策略的正确性和可行性。     

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory, IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。     

独立风光储微电网中混合储能的管理控制策略

针对独立风光储微电网中混合储能功率分配和电压频率稳定两大问题,提出了混合储能管理和控制策略。该策略将混合储能中的锂电池采取功率控制方式,靠发电预测和负荷预测结果制定充放电计划以平复系统波动。为了延长锂电池寿命,策略根据系统能量平衡原则和荷电状态,通过新能源发电控制和负荷管理来防止锂电池过充过放。而超级电容器作为压频电源补偿系统的实时功率缺额,并且超级电容器的端电压控制保证了其工作在正常电压范围,以至能够始终完成微电网调频调压任务。通过孤网运行、能量分析和端电压控制三次Matlab仿真,证明所提策略的正确性。     

考虑电动汽车调度的微电网混合储能容量优化配置

在微电网中适当的储能配置方案能保证微电网运行的经济性和可靠性。在考虑分布式电源的建设成本、运行维护成本、回收成本、环境成本和能源短缺补偿成本的基础上,提出了一种含电动汽车调度的微电网混合储能容量优化配置策略。该策略在考虑了不同种类储能设施和负荷的基础上,通过对系统出力和负荷的协调来构建经济适用的混合储能系统。并在满足重要负荷和一般负荷的供电可靠性基础上,采用人工蜂群算法得到最优的储能容量配置。最后,以一个具有20年使用寿命的微电网项目来进行对比分析,结果验证了所提优化配置方法的有效性。     

多元复合储能在独立微电网中运行策略及容量优化研究

针对独立供电的微电网,分析后备电源电池储能、超级电容器、柴油机的运行策略,以此为基础提出微电网内考虑混合储能系统成本的最大化可再生能源利用率、最大化电池储能使用寿命和最大化因减少柴油机运行而减少的环境效益为优化目标函数的混合储能优化配置模型,并通过多变异位自适应遗传算法求得多元复合储能系统容量的优化配置。通过仿真计算验证所提策略的正确性与有效性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

含混合储能的微电网能量管理系统控制策略

可再生能源输出功率具有随机性与间歇性的特点,利用含储能装置的微电网可以有效平抑可再生能源输出的波动。本文提出了一种含锂电池与超级电容器组成的混合储能系统的微电网能量管理系统控制策略。该系统通过对可再生能源和储能设备运行状态的实时判断,调整混合储能系统的运行方式,实现可再生能源分布式接入时功率输出的平稳,并控制微电网与大电网交换功率的稳定,在此基础上尽可能延长混合储能设备的循环寿命,节约可再生能源(或微电网)的运行成本。采用Qt Creator语言编写能量管理系统程序,应用于实际微电网中运行,验证了该能量管理系统控制策略的可行性。     

微电网中混合储能技术应用前景的探讨

由于微电网中的微电源和负载具有的波动性和随机性,储能装置是维持微电网安全可靠运行、改善电能质量的关键.分析了超级电容与蓄电池混合储能系统维持微电网的稳定运行适用性,以及当今国内外含混合储能装置的微电网示例.分析比较了几种适合的系统结构和充放电电路,提出了采用F28M35作为中央控制芯片来控制混合储能系统.在Matlab中搭建了仿真模型,验证了所提出的混合储能系统应用于微电网的可行性.     

基于区块链技术的微电网市场多元储能共享协调优化运行

不断激发多元储能资源价值,支撑多微电网系统多样化参与电力辅助服务市场的交易和运营,提出含优化匹配功能的多微电网共享储能优化调度方法。首先,基于区块链在去中心化、信息安全等方面与多元储能的交易管理有着天然匹配优势,设计了基于区块链构建的多微电网共享储能优化调度架构;然后,响应分时电价,综合考虑多元储能的能量交互和获利最大化,优化日前储能调度计划应用,平抑微电网功率波动并满足净储能充放电需求;优化日内储能调度计划应用,最大化微电网经济效益。最后,算例表明该方法可有效提升多微电网系统能源利用率、提升经济收益。     

考虑储能SOC的微网接口变流器VSG协同控制

储能系统是微电网的重要组成部分,而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略,用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析,之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性,并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略,使各子网间储能SOC状态达到平衡,优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。     

Performance Evaluation of a Control Strategy Developed for a Hybrid Energy System Integrated in DC-AC Microgrids

—Renewable energy is a promising technology to meet the future electricity demand of any country. However, output power produced by renewable energy sources varies intermittently according to the climatic conditions. Hence, interconnection of these renewable energy sources as hybrid energy system is a complicated task. In this article, a DC-AC microgrid structure is proposed to integrate different voltage-current characteristic renewable sources, storage units, local loads, and utility grids. A control strategy is proposed for the effective microgrid power management under grid connected and isolated modes. The proposed control strategy performs (1) prediction of the output power developed by the intermittent nature of renewable energy sources, (2) control of the primary sources, storage unit and utility grid, and (3) schedule loads on priority basis. Simulation studies have been carried out for the performance evaluation of the control strategy developed for the microgrid structure and the results are presented in this article.     

计及负荷可控性的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量,是保证以可再生能源为主体电源的独立微网经济可靠运行的关键。基于微网地下水开采负荷的可控性,提出可再生能源/储能/负荷协调的微网系统功率分配策略。在此基础上,考虑蓄电池储能的运行特性对其寿命影响,提出微网电池储能的容量优化模型。以中国西北地区风光互补独立微网为例,对电池储能容量优化进行研究,仿真结果验证了所建模型的合理性。     

考虑荷电状态的光伏微电网混合储能容量优化配置

储能系统容量优化配置是提高系统稳定性、降低微电网成本的有效措施之一。本文提出了一种考虑荷电状态的能量管理策略,对光伏微电网混合储能系统进行容量配置。首先,综合分析微电网运行的稳定性和经济效益,以全生命周期费用和买卖电量费用之和最小为目标,建立含超级电容和蓄电池的光伏微电网储能模型。其次,结合光伏可供能量和负荷需求功率,应用改进能量管理策略和粒子群算法,建立光伏微电网混合储能系统（HESS）容量配置双层优化模型。最后,以某地实际数据为例对优化问题进行求解,将优化结果与传统储能配置方法进行对比,验证了所提方法的有效性,为光伏微电网混合储能系统容量优化配比提供参考。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

基于模型预测控制混合储能系统的直流微电网韧性提升策略

受可再生能源出力波动、负荷变化、故障以及非计划性脱网等事件的影响,直流微电网将面临不同时间尺度的动态功率不平衡问题.直流微电网运行韧性体现了系统在高频/小干扰事件与低频/极端事件下的快速响应、减少性能损失并尽快恢复的能力.提出了一种基于有限控制集模型预测控制的混合储能系统的直流微电网运行韧性提升策略.为完善直流微电网韧性评价体系,首先提出了量化直流微电网运行韧性的方法.其次,建立混合储能系统离散预测模型,设计代价函数以及不同控制目标之间的权重系数,最大化功率型与能量型储能系统的优势,实现了基于局部信号的快速充放电与能量自动恢复控制.最后,通过多种干扰事件算例,验证所提出的韧性提升方法的可行性与有效性.     

微电网系统控制器研究

分布式新能源以及就地负荷组成微电网,微电网系统可以提高新能源的利用率以及重要负荷的供电可靠性。本文结合国家电网公司微电网示范工程,对微电网系统进行了系统级仿真：分别建立了光伏发电系统、直驱风机发电系统以及蓄电池储能系统的模型;对微电网的系统控制器的控制策略进行了深入研究;对微电网的模式转换以及负荷特性进行了仿真分析。最后基于前述研究结果,研发了一套适用于微电网系统的微电网系统控制器。     

可再生能源与热电联供混合微网能量协调优化

针对可再生能源与热电联供混合微网的能量协调优化,基于对可再生能源、微型燃气轮机以及储能等典型分布式能源的功率响应特性分析,提出多时间尺度的能量协调优化方法,即通过"时""分"以及"秒"时间尺度的能量协调完成混合微网运行优化:"时"时间尺度优化策略制定各分布式能源合理的机组组合方式以及运行发电计划;应用改进型欧拉滑动平均预测模型,提取混合微网功率波动的快慢变化过程,进一步优化各分布式能源"分"和"秒"时间尺度的功率输出。对所述混合微网能量协调优化策略进行了仿真分析与实验研究,验证了协调优化策略的有效性和可行性。     

一种新型模块化交直流混合微电网拓扑优化设计及研究

微电网是促进分布式电源与可再生能源大规模接入电网的有效手段。针对微电网模块化接入及与大电网友好互动的设计运行需求,提出一种利用背靠背变流器对交直流混合微电网进行模块化封装组网拓扑,并研究了该拓扑多目标、多状态运行控制策略。通过合理设计蓄电池-超级电容器混合储能系统结构及在微电网中接入位置,蓄电池和超级电容器可发挥各自优势为微电网多模态运行提供快速功率/能量支撑。仿真分析表明,所提出的模块化微电网组网拓扑及其运行控制方式是切实可行的,不仅使得并网/孤岛双模式无缝切换成为微电网自然属性,同时还可实现微电网整体有功/无功精确调度,使得微电网成为多特性电源/负荷模块与大电网进行“友好”功率交互。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。