基于风力发电的飞轮储能系统运行控制策略综述

大规模的风电并网会对电力系统造成电压、频率和功率波动等影响,配备飞轮储能系统能很好地改善并网风电场的电能质量,二者结合的关键是飞轮储能系统的控制方式.简要介绍了风力发电一飞轮系统的结构、飞轮储能系统的工作原理,重点讨论了飞轮储能系统工作于充、放电模式和平稳输出功率方面所涉及的控制策略及其优缺点,并展望了基于风力发电的飞...     

飞轮储能阵列直流母线并联放电控制系统设计

为获取更大的储能容量，针对面向UPS应用的飞轮阵列储能系统，采用直流母线并联方式，给出了系统电路拓扑结构，对比分析了几种放电控制策略和逆变电源并机控制方式的优缺点，最终确定了等转矩放电控制和主从控制模式的并联方案。为验证方案的有效性，搭建了由2套电机对拖平台构成的模拟飞轮阵列试验平台。试验结果表明，该方案简单可行。     

飞轮储能系统驱动控制策略

飞轮储能系统是一种利用飞轮将电能与机械能互相转换的储能系统。其建设周期短、使用寿命长、环保无污染,目前在新能源、电动汽车、UPS供电系统等领域有应用实例。在介绍飞轮储能系统组成及工作原理的基础上,归纳总结了飞轮储能系统电机充、放电控制策略分类、控制特点和适用场合。为飞轮储能系统的研究与工程应用提供参考。     

大容量飞轮储能系统优化控制策略

首先分析了飞轮储能系统中双向能量变流器的基本原理,然后提出了飞轮储能系统的充放电优化控制策略,包括充电时的改进复合控制策略和放电时的综合优化弱磁控制策略,解决了应用传统控制策略所面临的局限性,并给出系统控制框图。进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的充电控制策略适合飞轮工作模式,恒转矩控制至恒功率控制切换迅速;所提出的放电控制策略能在全功率范围内稳定直流母线电压,是有效的和可行的。     

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。     

大容量飞轮储能永磁电机控制策略研究

本文研究了飞轮储能系统在两种常用场景下的拓扑结构和控制策略,在电网调频、新能源电站并网的场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压,再通过逆变器连接电网将电能馈给电网。在轨道交通、大功率不间断电源等场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压连接直流负载。本文重点研究了飞轮储能系统在连接电网和连接直流负载两种应用场景下的充电和放电控制策略,为了实现飞轮储能大功率长时间放电,本文对一台1MW飞轮储能用永磁同步电机进行了研究,以满足永磁电机恒功率1MW放电3min的技术需求。最后搭建了两种应用场景下的暂态仿真模型,分别仿真了连接电网应用场景下充电和放电过程,连接直流负载应用场景下放电过程。验证了大容量飞轮储能用永磁同步发电电动机控制策略研究成果的正确性。     

基于滑模控制的飞轮储能直接功率母线电压控制策略研究

飞轮储能以其瞬时充放电功率大、功率密度高等特点而在储能微电网、大功率UPS中得到广泛应用。飞轮系统可快速输出能量,调节微电网输出频率和电压。然而,储能飞轮在宽速度范围放电时,很难兼顾输出电压的高动态响应和低速稳定性,严重影响了动态性能和放电深度。为提高飞轮储能在放电模式下的动态响应速度和稳定性,提出了一种基于积分滑模控制的固定开关频率直接功率控制策略。该控制策略兼顾了高动态性和飞轮低速稳定性,在负载突变时电压调整率提高了45%,在低速段也能稳定跟随跟定电压,飞轮的利用率提高了7.5%。最后通过仿真分析验证了该控制策略的可行性。     

基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略研究

基于飞轮储能系统和双向DC/DC都是能量双向流动的特点,提出一种基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略,包括充电时的恒流、恒压、转速闭环复合控制策略和放电时的二自由度PI控制策略,给出飞轮储能系统组成结构及控制框图。仿真和实验结果表明,所提基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略在充电方面解决了传统控制策略的局限性,控制灵活;在放电方面具有更好的抗负载干扰和目标值跟随能力。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

用于平抑风电波动的飞轮储能阵列容量配置方法

随着我国风力发电的快速发展,风电输出功率的随机性和波动性使得电网调频难度加大,为解决此问题,可采用大容量高功率飞轮储能系统进行平抑,因此亟需研究飞轮储能阵列的容量配置方法,增大系统的利用率并降低初始投资成本。通过建立250 kW/50(kW·h)大容量高功率飞轮储能单元模型,引入相应单元以及阵列控制策略。基于低通滤波方法,在考虑储能阵列的充放电效率以及荷电状态的条件下对储能阵列容量配置计算进行了研究。针对容量配置过程中由于充放电效率而引发的容量配置过大的问题,提出了一种电量调节控制策略,以及一种飞轮储能阵列容量配置方法,通过调整充放电功率指令,减少储能单元数量,实现储能阵列利用率的增大并降低初始投资成本。以储能配置不超过风电场装机容量的20%为约束条件,针对山东某风电场实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的飞轮储能阵列容量配置方法。