平抑交直流混合配电系统功率波动的协调运行控制策略

为了平抑交直流混合配电系统电网有功功率波动,保障系统安全稳定的运行,首先对比分析了3种适用于交直流混合配电系统的拓扑结构,选择了可控性能较好的两端型拓扑结构,根据负荷需求确定了合适的电压等级;其次阐述了直流母线电压波动的平抑方法,分析研究了配电系统有功功率波动协调运行控制策略,提出了1种储能系统配合交直流混合配电系统的换流站协调运行控制策略,并进行了相关指标定义及理论分析;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了仿真模型,对包含储能系统协调控制的稳态模型进行了仿真;依据提出的储能系统与换流站协调运行控制策略,对交直流混合配电系统短路故障进行了对比仿真及分析。仿真结果表明:在包含大量分布式电源及储能的交直流混合配电系统中,采用储能系统与换流站协调运行控制策略,能较好地平抑系统故障状态下产生的有功功率波动;在直流母线有功功率切换频繁时,控制策略能快速响应,降低对保护设备的要求,保障系统稳定运行。该换流站储能协调运行控制策略可作为平抑交直流混合配电系统电网功率波动的工程方案。     

考虑抗扰性能的风电混合储能系统协调控制策略研究

为风电场增加储能系统是平抑风电输出功率波动的有效措施之一。首先,通过对风电场出力进行频率分析,提出采用超级电容搭配蓄电池的混合储能方案平抑风电出力波动中的主要分量,并给出了一种混合储能系统模糊滑模控制策略,采用模糊控制器消除滑模控制器的高频抖振现象。然后,在RTLAB平台上搭建风电混合储能系统仿真模型。通过分析控制系统在扰动作用下的阶跃响应,验证了模糊滑模控制器的高抗扰性能。最后,仿真计算了采用模糊滑模控制策略前后储能设备的出力情况和荷电状态,进一步验证了该控制策略对风电出力平抑和提高系统抗扰性能的作用。     

微电网混合储能系统充放电控制策略研究

考虑到由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统有利于稳定微电网直流母线电压和优化充放电过程,提出了一种基于直流母线电压稳定的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略以直流母线电压稳定为控制目标,实现混合储能系统外部功率平衡,结合超级电容的快充能力和蓄电池的续充能力,以超级电容电压和蓄电池的荷电状态为判断条件,实现混合储能系统内部功率平衡。在Matlab/Simulink环境构建孤岛模式下微电网混合储能系统模型,分析了微电网混合储能系统在负荷功率波动时的运行特性,仿真结果验证了该控制策略在稳定直流母线电压同时降低了蓄电池的充放电次数。     

基于前馈自抗扰的光伏微电网混合储能控制策略

针对光伏微电网混合储能系统中储能设备间的功率分频分配有效性差和抗干扰能力较弱等问题,提出一种基于前馈自抗扰控制(feedforward linear active disturbance rejection control,FF-LADRC)的光伏微电网混合储能控制策略。首先,搭建混合储能系统中蓄电池和超级电容的双向DC-DC数学模型,通过在电压环控制中引入前馈自抗扰控制,以提高混合储能系统的动态响应速度和抗干扰性能,并通过设置低通滤波,进而实现不同储能设备之间的功率分频分配。同时,将线性自抗扰控制分别引入蓄电池电流环控制和超级电容电流环控制,以实现不同储能设备间的协调控制,进而提高并网侧功率稳定性。频域分析结果证明了所提控制策略的有效性和稳定性。仿真结果表明,所提控制策略能够快速进行功率分频分配,同时协调光伏微电网有效运行。     

基于混合静止能量的虚拟转动惯量控制技术

首先在频率动态变化过程中,建立蓄电池的电池储能、超级电容器的电容储能与同步发电机的机械动能间的能量转换关系,阐述源于2种静止能量的混合储能系统的虚拟转动惯量的定义。其次,根据蓄电池和超级电容器的充放电特性,利用2种储能单元间的功率协同调节,提出含电池储能与电容储能的虚拟转动惯量的控制策略。该控制策略通过监测系统频率波动,根据2类储能元件的功率调节特性及荷电状态,协同调用2种静止能量,以模拟同步发电机组的惯性响应。最后,通过搭建含混合储能的光伏微电网仿真系统,验证了所提控制策略能够充分利用混合储能设备中存储的静止能量快速虚拟出惯性响应,显著改善系统频率的稳定性。     

光伏混合储能双向DC/DC变换器非线性控制

为了提高光伏混合储能系统的快速性和抗干扰能力,同时考虑到双向DC/DC变换器的非线性特性,在此提出了一种基于非线性比例-积分-微分(PID)控制器的光伏混合储能系统双向DC/DC变换器非线性控制策略。首先,介绍了非线性PID控制器的结构,然后基于该控制器提出了一种非线性控制策略,最后进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,基于非线性PID的控制策略能有效抑制直流母线电压波动和冲击,提高光伏储能系统的动态性能和抗干扰能力。     

一种适用于微电网混合储能系统的功率分配策略

混合储能系统同时具有功率型和能量型储能设备的优点,适用于微电网中平抑波动性功率。采用直流母线并联方式的超级电容器和蓄电池混合储能系统,由蓄电池储能单元稳定直流母线电压,超级电容器储能单元跟踪参考电流,从而达到功率的动态分配。在混合储能系统功率损耗模型的基础上,提出一种兼顾超级电容器荷电状态和储能系统损耗的功率分配策略。将该策略用于光伏发电系统输出功率平抑,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

蓄电池-超级电容混合储能系统惯性控制策略

为抑制直流微电网母线电压波动,保障直流微电网稳定安全运行,提出一种混合储能系统惯性控制策略, 实现控制混合储能系统产生虚拟惯性来更好地维持直流母线电压稳定.该控制策略采用下垂控制和虚拟直流发电机控 制共同构成混合储能惯性控制策略,使得 DC/DC变换器不仅保有下垂特性还具有惯性特性.在 MATLAB/Simulink 平台上进行仿真试验,仿真试验结果表明通过下垂＋虚拟直流发电机的惯性控制方法,实现了直流微电网中各模块按 下垂系数进行功率分配的同时,混合储能系统能更好地响应直流母线上的功率波动,大幅度减小母线电压波动,并平 滑蓄电池的功率输出,延长蓄电池的使用寿命。     

计及线路电阻的直流微网混合储能系统电流分配控制策略

在研究传统混合储能电流分配控制策略的基础上,分析存在线路电阻参数时对混合储能系统电流分配的影响,提出了一种基于阻抗主动测量的改进下垂控制策略。该策略中,功率波动的低频成分仅由蓄电池补偿,而高频成分由超级电容补偿。在PSIM中搭建了包含单台蓄电池和单台超级电容的混合储能仿真电路,仿真结果表明,所提控制方法能够削弱线路参数造成的影响,实现混合储能系统的分频协调控制。     

混合液气压缩储能机电系统控制策略

微小规模压缩空气储能是一种环保且很有发展前景的储能方式。本文分析了混合液气压缩储能系统中机电转换环节的工作特性,进而对储能系统的电机控制策略进行研究,提出了利用最大效率点和最大功率点跟踪混合控制策略。针对混合液气压缩储能系统中能量形式转换多的特点,利用宏观能流表示法对混合压缩空气储能系统进行建模,重点对机电转换环节进行仿真。分别利用最大效率点跟踪、最大功率点跟踪以及两种方法的混合控制作为系统控制策略,对比分析仿真结果,证明控制策略的控制效果。     

基于三频段分解的混合储能功率分配策略研究

从维持微电网安全稳定运行,延长蓄电池使用寿命的角度出发,提出一种改进型混合储能控制策略,通过将待平抑功率分解为高、中、低频段3种分量,引人储能系统SOC的反馈来设计混合储能功率分配策略,减少蓄电池充放电次数,延长其使用寿命,同时防止储能系统出现过充/过放现象,使混合储能稳定安全响应电网能量调度.实际算例证明,与传统控制策略相比,在相同工况下改进型控制策略使蓄电池充放电次数降低了 58.3％,并且能够有效解决由于储能设备的过充/过放而导致系统不能正常稳定运行的问题.     

平抑风电波动的混合储能系统控制策略

为了有效平滑风电出力,提出一种针对混合储能系统的双层模糊优化控制策略。利用小波包分解方法将风电场输出功率进行分解,根据混合储能系统特性进行功率分配;采用模糊控制对储能系统的充放电功率和荷电状态进行协调控制,在此基础上以混合储能系统的平均荷电状态及其参考值为输入,采用第二次模糊控制优先对混合储能系统中的超级电容器进行再次充放电功率优化控制,同时实现风电场有功功率的平滑输出;以实际风电场数据为基础,在Matlab/Simulink中搭建数学模型,经过仿真分析证明该控制策略的有效性。     

基于VSG的光伏及混合储能系统功率分配与虚拟惯性控制

在基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光伏及混合储能系统中,不同类型的储能之间存在协调配合问题,其荷电状态(SOC)也与VSG的控制策略密切相关。针对该问题,提出了一种基于VSG的光伏及混合储能系统的协调控制策略。在逆变器直流侧引入混合储能系统,并基于VSG控制原理对其进行功率分配。根据储能SOC与VSG虚拟惯性之间的定量关系,设计了一种改进的虚拟惯性自适应控制策略,并给出相关参数的选取原则,在改善系统输出频率和功率动态响应的同时,对储能SOC进行控制。基于MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明所提控制策略可以有效改善系统电压和频率的稳定性,实现混合储能之间功率的合理分配,提高储能的充放电性能并延长其寿命。     

含超级电容混合储能系统直流微电网功率分配策略

针对直流微电网中微电源功率输出不稳定以及负荷波动导致直流母线电压偏移问题,提出一种含超级电容和蓄电池的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略将储能系统分为5种工作模式,控制系统根据直流母线电压值选择混合储能系统的工作模式,实现蓄电池与超级电容在充电、放电及空闲模式间自由切换,从而维持直流母线电压稳定。通过Matlab/Simulink软件搭建系统模型,仿真结果表明,采用该控制策略可使直流母线电压保持在电压偏移允许范围内。     

直流微电网中混合储能系统的动态均流控制策略

混合储能系统同时具备高功率密度和高能量密度的特点,对于平抑分布式发电与负荷的功率波动有着重要意义。在分析现阶段混合储能控制策略的基础上,提出了一种改进型的下垂控制策略,用于直流微电网中混合储能系统的动态均流控制。该方法包括虚拟电阻下垂控制及虚拟电容下垂控制,蓄电池补偿负荷波动的低频成分,超级电容补偿负荷波动的高频成分。最后,在PSIM仿真平台下搭建了混合储能系统的仿真模型,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术

若混合储能设备的静止能量拓展为旋转惯量的能量来源,则灵活可控的虚拟同步耦合运行方式,会使电力电子化电力系统的暂态稳定更具可控性.为提高新能源高渗透系统的暂态稳定性,首先建立电池储能、电容储能与同步发电机旋转机械动能间的能量转化关系,使静止混合储能设备具有与系统同步耦合运行的能力.其次,分析由混合储能引入的虚拟惯量对频率稳定和阻尼特性的影响机理,并提出基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术,使静止储能设备在更加灵活的同步耦合运行方式下,转移同步发电机承受的暂态能量,减小系统内旋转机械的频率及功角振荡.最后,利用MATLAB/Simulink搭建含光伏、混合储能高渗透的仿真系统.结果 表明,在所提控制策略下,含静止能量的储能设备可显著改善系统的暂态稳定性.     

基于虚拟同步电机技术的混合储能平抑微网频率波动策略研究

由锂电池和超级电容器组成的混合储能系统(HESS)具有响应快速、短时吞吐功率能力强的优点,可以很好地作为电网的分布式储能设备补偿电网频率波动。提出在储能单元体系优化匹配下,基于荷电状态(SOC)反馈的自学习平滑储能控制策略,自主归纳更新混合储能的控制规则,利用虚拟同步电机(VSG)技术来解决可再生能源功率波动引起的电网频率偏移问题。最后,在Matlab/Simulink中建立了光储微网模型。通过仿真验证了配置混合储能单元的VSG能有效模拟出同步电机的转动惯量与一次调频特性,提高了并网系统的稳定性。     

基于混合储能的光伏微网孤网运行的综合控制策略

孤网运行的光伏微网输出功率具有间歇性和随机性。为了保证系统供电的可靠性及稳定性,将能量密度大的蓄电池和功率密度高的超级电容器构成混合储能系统应用于光伏微网的思路成为研究热点。在现有蓄电池电流多滞环控制策略的基础上进行改进,提出基于功率的储能单元控制策略。该方法优化了储能系统的工作状态,有利于提高蓄电池的工作寿命。通过Matlab/Simulink仿真软件搭建了基于混合储能的光伏微网孤网运行仿真模型,并对该光伏微网的控制策略进行验证和分析。结果表明,混合储能系统能迅速平衡系统的瞬时功率,优化系统运行状态,保证供电的可靠性。     

基于混合储能的风/光/储微电网控制策略

以风力发电、光伏发电等间歇式电源组成的微电网,电源输出功率、电压的随机性和波动性增加了微网控制的复杂度。提出了一种基于混合储能方案的控制策略,通过控制分布式储能和集中式储能系统的充放电,维持微电网功率、电压稳定和运行可靠性。基于Matlab/Simulink仿真平台建立了微电网系统仿真模型,仿真分析并验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于自抗扰的混合储能系统控制策略

混合储能系统作为独立光储直流微电网的重要组成部分，兼具能量型储能和功率型储能技术特性，可以实现微电网系统内不平衡功率的平抑以及直流电压的稳定。为提高混合储能系统工作性能，提出了一种基于自抗扰的控制策略，利用扩张状态观测器对内、外未知扰动进行观测估计与扰动补偿，并引入模糊自适应与扩张状态观测器相结合，从而提高系统的稳定性与抗扰性。在Matlab/Simulink数字平台对混合储能系统进行了建模仿真，验证了该控制策略的可行性与优越性。