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.     

飞轮及柴油发电混合储能系统应用于微网的仿真研究

性能及维护上的固有缺陷使蓄电池储能这种方式难以满足未来智能微网对储能系统的要求.本文利用飞轮储能系统具有无限次数的大功率充放电和柴油发电机组低成本、持续发电的特性,将飞轮及柴油发电混合储能系统应用于微网中;当微网正常并网运行时,通过控制飞轮储能系统及并网逆变器,可稳定网侧输入功率,起到平抑微型电源功率和负荷波动的作用;...     

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。     

微网中分布式电源和多储能的协调控制策略

通过分布式电源和储能的协调控制,微网并网运行时可参与电网调度,且在并网和孤网状态下都能够多模式运行。正常运行模式下负荷优先分配给分布式电源,当分布式电源最大输出功率小于负荷、系统出现功率缺额时,才由储能补偿缺额部分,减小储能损耗,提高微网运行的经济性。通过多运行模式的配合,使储能荷电状态维持在合理范围内,储能处于可充放状态,提高微网并网运行调度的灵活性和孤网运行的稳定性。针对微网中含有多个储能的情况,提出多储能协同控制算法,在满足分布式电源和储能协调控制要求的前提下,能够根据储能荷电状态偏差的变化,动态地调节各储能充放电功率,使其快速平滑地达到荷电量平衡。     

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.     

提高光伏微网电压稳定性的储能设备控制策略研究

储能设备及其控制策略对于保证微网电压稳定具有重要意义。针对提高光伏电源并网状态下的微网电压稳定水平与抗扰动能力,对光伏电源并网储能装置的功率协调控制策略进行研究。首先以蓄电池作为主要储能单元,通过检测光伏电池与负荷功率差确定充放电控制器Buck-Boost工作模式,使储能装置能够同时平抑光照强度与负荷变化造成的功率波动,稳定DC母线电压水平。其次,对系统能量进行协调控制管理,使光伏电池和储能装置协同工作,蓄电池与超级电容器协调出力,进一步快速维持直流母线电压稳定。通过LZ电压稳定检测指标及PSCAD平台仿真,计算储能装置停运与投运状态下的电压稳定水平,验证储能系统在双向变换器协调控制下能够有效维持交流端母线电压稳定性,达到设计目的。     

一种空调负荷和储能电池的协调控制策略

提出一种针对并网型微网的空调负荷和储能电池的超前控制策略,用于平抑微网联络线功率波动。首先,引入充放电冗余的概念,用于衡量由于混合储能系统不同单元充放电状态不一致导致的多余充放。其次,将空调负荷视作一种虚拟储能,构建混合储能系统,根据混合储能系统预测工作状态,实时调整当前控制策略。该方法可提高混合储能的功率波动调节能力,同时有效减少充放电冗余。最后,采用该策略对含1 000台空调的微网系统进行仿真,算例结果证实了本策略的有效性。     

含有混合储能的微电网控制策略研究

微电网在系统结构发生变化或者出现故障时,通过调节电源保证对电网及负荷提供优质电能,主要体现控制策略上。将基于超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上,采用模糊滑模的控制方式对混合储能装置进行控制。在Matlab/Simulink平台搭建含有混合储能及多微源的微电网仿真模型,通过具体算例验证了该控制算法的先进性。该控制算法不仅可以实现平抑微网并网波动功率和微网离网投切负荷时的波动功率,而且能够实现系统由并网/离网的平滑切换,从而使系统的稳定性得到提高,并进一步验证该控制策略的优越性。     

含有混合储能的微电网控制策略的研究

微电网在系统结构发生变化或者出现故障时,通过调节电源保证对电网及负荷提供优质电能,主要体现在控制策略上。将以超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上为对象,采用模糊滑模的控制方式对混合储能装置进行控制。在Matlab/Simulink平台搭建含有混合储能及多微源的微电网仿真模型,通过具体算例验证了该控制算法的先进性。结果表明,该控制算法不仅可以实现平抑微网并网波动功率,微网离网投切负荷时的波动功率,而且能够实现系统并网/离网的平滑切换,从而使系统的稳定性得到提高,进一步验证该控制策略的优越性。     

含多种分布式电源的微网动态仿真

通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网模式向孤网模式转换的动态运行特性,获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律。如果选择微型燃气轮机作为微网的功率支撑手段,在微网从并网向孤网过渡过程中,系统频率波动较大,且部分分布式电源有可能在低频保护动作下与电网隔离,不利于微网的稳定运行;增加储能设备后,储能设备对于微网的稳定运行可发挥重要的作用。采用下垂控制策略的蓄电池在微网孤岛运行时可以快速为系统提供有功、无功支撑,有效抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。     

基于深度强化学习的微网储能系统控制策略研究

微网作为新兴的能源管理形式,近年来发展迅速,为保障微网系统能安全、稳定、经济的运行,为其提供合理的能量调度策略是关键。微网根据运行模式的不同,可分为并网微网和孤岛微网两大类。该文以并网微网为研究对象,应用Simulink仿真技术,按照恒功率控制(PQ控制)原理,搭建了一个包含外部电源、光伏发电、储能,以及负荷的微网系统。然后以此仿真系统为基础,结合深度强化学习中的双重深度Q学习算法,以最小化微网24h从外电网取电费用为目标,在满足微网系统电压偏差、功率平衡以及储能的荷电状态等约束下,以储能的实时充放电功率为控制变量,训练得到储能控制的优化策略。并通过实验验证与传统方法进行对比,分别从定性角度分析了储能充放电策略的合理性,和从定量角度展示了该文所提方法在优化购电费用上的有效性。     

考虑空调负荷的微网联络线功率波动平抑方法

微网与电网并网后,其内部的可再生能源出力波动会对电网造成损害,需要配置储能装置平抑可再生能源出力的波动。作为温控负荷的一种,空调负荷具备一定的热存储能力,可将其视为储能装置。考虑利用空调负荷的储能特性,建立考虑空调负荷的微网联络线功率波动平抑模型。该模型引入不平衡电价对波动进行处罚,在满足用户热舒适度的前提下,通过合理安排空调的启停,平抑微网联络线上的功率波动。以联络线功率购买成本、联络线功率不平衡结算成本、空调用户激励成本等微网综合运行成本最小为目标。对联络线功率波动平抑效果进行了算例仿真,结果验证了所提模型的有效性。     

基于GTR飞轮储能的微电网电能质量调节研究

针对分布式发电所具有的间歇波动性,以及配电网负荷对电能质量要求的提高,微电网储能为分布式发电接入配电网提供了新的解决方案。通过GTR飞轮储能系统的快速响应,频繁充放特性实现对微网内光伏波动的平滑,并结合实验数据给出储能装置的容量配比。在孤网情况下,通过飞轮储能系统的瞬时功率调节能力实现电源供给和负荷需求的平衡,稳定微电网频率。通过实验证明了GTR飞轮储能系统在平滑光伏波动以及孤网调频方面的有效性。     

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。     

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。     

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。     

基于飞轮储能阵列的岸桥微网控制系统建模分析

针对港口岸桥负荷冲击对发电机组的影响,开展基于磁悬浮飞轮储能阵列的岸桥微网控制系统研究。采用飞轮阵列快速储能和释能优势,用于平抑岸桥负荷冲击,保持发电机组的理想加减载运行需求。介绍了微网控制系统组成和飞轮阵列充放电原理,给出了飞轮单机系统模型。在分析岸桥负荷特性和发电机组的加减载特性基础上,针对飞轮阵列系统的容量配置和控制策略进行了设计,提出了一种基于飞轮剩余电量和发电机组预期加载特性的飞轮充放电控制功率计算方法。以实际岸桥运行数据为依据进行了仿真分析,结果表明,该岸桥微网控制系统可长期稳定运行,飞轮阵列能有效平抑岸桥负荷的功率冲击。为了验证了飞轮阵列的协同控制特性,进行了飞轮对拖充放电实验测试,结果表明,飞轮阵列的响应特性、容量和功率均能满足岸桥微网系统设计需求。     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

具有低电压穿越功能的微电网并网逆变器的控制策略的研究

为了使微型电网中的分布式电源能够穿越主网的低电压故障,提出了一种新型数字控制式微网并网逆变装置。当主网出现故障,同时微网在向主网送电时,数字控制系统能够有效地限制并网逆变装置的输出电流,避免因过电流保护动作导致的逆变器跳闸或过热击穿。此外,数字控制技术在主网出现三相不平衡故障时,能够保证并网逆变装置输出平滑的功率。故障清除后,并网逆变器恢复正常运行状态,并输出与故障前等量的有功功率和无功功率,从而避免系统失去稳定。仿真和实验结果都验证了该微电网低电压穿越技术的有效性。