抑制风电功率波动的电池储能系统自适应控制策略设计

为了增加电池储能系统针对大规模风电并网对电网系统的友好性,降低风电功率波动对电网的不利影响,本文提出以电池荷电状态和风电功率为反馈量,改变平抑时间常数和电池储能系统充放电目标功率为目标的平抑风电功率波动的自适应控制策略。经仿真验证,上述策略能有效避免电池的荷电状态大幅波动,延长电池使用寿命,从而减小电池储能系统的安装容量,最大限度地发挥电池储能系统的作用。     

Inhibition of wind power fluctuations of battery energy storage system adaptive control strategy design

为了增加电池储能系统针对大规模风电并网对电网系统的友好性,降低风电功率波动对电网的不利影响,本文提出以电池荷电状态和风电功率为反馈量,改变平抑时间常数和电池储能系统充放电目标功率为目标的平抑风电功率波动的自适应控制策略。经仿真验证,上述策略能有效避免电池的荷电状态大幅波动,延长电池使用寿命,从而减小电池储能系统的安装容量,最大限度地发挥电池储能系统的作用。     

基于经验模态分解的混合储能系统功率分配方法

为了降低储能系统充放电次数,提高储能系统的使用寿命,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)的混合储能系统功率分配方法。风电输出功率经过EMD滤波后的低频分量作为风电并网功率信号,中频和高频分量分别由储能电池和超级电容器吸收;同时根据混合储能系统的荷电状态,自适应调整EMD的滤波阶数以维持荷电状态的稳定。仿真实例表明,该方法可有效平抑风电功率波动,避免储能介质的过充过放,达到延长电池使用寿命的目的。     

基于参数优化变分模态分解的混合储能功率分配策略

以全钒液流电池和超级电容器组成的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)可有效平抑风电功率波动.为了提高储能系统的灵活性和安全性,提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的混合储能功率分配方法.首先利用指数平滑法依...     

具有双约束条件的云模型控制策略在风储联合发电系统中的应用

在一阶低通滤波器平抑风电功率方法的基础上,从风电平抑波动需求和储能自身吞吐波动能力两方面考虑,提出基于云模型理论的储能系统平抑风电功率波动的方法。该方法以风电功率的波动率和储能系统的荷电状态作为二维云模型控制器的规则前件,以低通滤波器的时间常数作为云模型控制器的规则后件,设计适于风储联合发电系统的二维云模型控制器。该方法通过调整低通滤波器的时间常数,自适应地使储能系统协调风电功率输出,在不同工况下合理地平抑风电功率波动。最后通过仿真实例验证该方法的有效性和正确性,达到合理利用储能且较好地抑制风电功率波动的控制目的。     

基于变系数ES的混合储能平抑风电波动控制策略

构建基于荷电状态及功率约束的超级电容和氢储能充放电模型,提出基于变系数(variable coefficient)指数平滑算法(exponential smoothing,ES)的混合储能平抑风电波动控制策略。首先确定电网充许风功率波动范围的准目标波动量,提出基于准目标波动量的变平滑系数计算方法;其次依据变平滑系数ES计算平抑波动的混合储能功率期望值,引入修正系数计算混合储能功率分配系数,获得混合储能功率最优分配值;再次采用功率波动越限幅值总和、波动越限概率2个指标评估控制策略的平抑波动的效果。算例仿真结果表明,所提控制策略能确保混合储能荷电状态工作在合理区间,实现混合储能功率最优分配,验证所提控制策略的有效性。     

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网。当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状态切换。为了延长电池使用寿命,对调度功率进行优化,以确保2组电池都在完整充、放电循环下运行,此双电池储能系统可显著降低系统运行成本。利用一台具有真实风电功率数据的3 MW风电机组进行仿真分析,验证了所提系统及控制策略的有效性。     

计及调频备用的储能平抑风电功率波动控制策略北大核心CSCD

新能源场站配置储能系统可以平抑输出功率的波动、承担新能源机组调频义务。若储能仅考虑单一平抑波动工况时可能会造成风储联合系统调频有功备用不足。因此本文提出一种考虑调频有功备用与荷电状态恢复的平抑风电功率波动策略,首先利用聚类算法提取储能平抑波动典型工况,计算储能平抑波动功率需求和剩余有功功率;其次,结合国标对风电场有功备用相关标准,利用储能调频备用与风电减载联合提供有功备用,并对储能平抑波动功率设置限幅;最后,利用模糊控制理论设计储能系统边缘区荷电状态恢复策略。基于实际风电场运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法可在储能系统平抑风电波动时提供有功备用以及边缘区荷电状态恢复。     

全钒液流电池储能仿真模型及荷电状态监测方法研究

作为电化学储能技术之一的全钒液流电池(VRB),因其具有寿命长、安全性高、布置灵活等特点,是未来最有潜力实现长寿命、低成本的大规模储能技术.本文总结了电路模型和电化学模型两类全钒液流电池储能仿真模型:电路模型多是以固定的电路元件模拟电池回路串并联而成,电化学模型则是描述电池内部参数变化的数学模型.同时,本文总结了全钒液流电池常用的荷电状态(SOC)监测方法:开路电压法、电流积分法与卡尔曼滤波算法的基本原理及使用方法.SOC监测方法是对部分仿真模型的补充,以期构建更为完善的全钒液流电池储能系统.     

A power allocation strategy of a hybrid energy storage system for a PV grid-connected system

针对光伏并网系统中光伏微电源出力的波动性和间歇性,将蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统HESS（hybrid energy storage system）应用到光伏并网系统中可以实现光伏功率平滑、能量平衡以及提高并网电能质量。在同时考虑蓄电池的功率上限和超级电容的荷电状态（SOC）的情况下,对混合储能系统提出了基于超级电容SOC的功率分配策略;该策略以超级电容的SOC和功率分配单元的输出功率作为参考值,对混合储能系统充放电过程进行设计。超级电容和蓄电池以Bi-direction DC/DC变换器与500 V直流母线连接,其中超级电容通过双闭环控制策略对直流母线电压进行控制。仿真结果表明,所提功率分配策略能对混合储能系统功率合理分配,而且实现了单位功率因数并网,稳定了直流母线电压。     

基于二阶滤波的混合储能系统能量管理控制策略

针对由超级电容器与蓄电池储能构成的混合储能系统,提出一种基于改进型二阶滤波功率分配的荷电状态（state of charge,SOC）恢复控制策略。首先,分析传统一阶低通滤波算法的功率分配过程,构造具有功率误差反馈环的二阶滤波传递函数,消除传统一阶低通滤波器在响应高频功率指令时的积分作用,改善混合储能系统对目标功率指令的跟踪控制效果。然后,以归一化后的混合储能系统SOC为控制指标,制定滤波时间常数新型调整规则,动态优化混合储能系统功率分配指令。仿真结果表明,该控制策略可有效平抑风电并网功率波动,最大化利用超级电容储能可用容量,同时延长蓄电池使用寿命。     

基于最优滚动控制域的储能控制策略

针对风电场预测功率与实际功率不匹配以及风力发电不确定性问题,提出一种以补偿风电预测误差和平抑风电波动为目标的储能控制策略。该策略以先进控制理论为基础,结合储能补偿预测区间和储能平抑风电波动区间,提取考虑储能运行成本的储能最优滚动控制域。首先,针对储能补偿预测误差目标,制定储能控制策略,提取允许误差内的储能补偿区间;其次,考虑风电功率波动要求及荷电状态（SOC）约束,采用模型预测控制求解出储能滚动控制序列,确定储能平抑区间。最后,考虑储能运行成本,将补偿区间和平抑区间相结合,制定储能最优滚动控制区间,以此为基础确定储能容量。以中国新疆某风电场为例,对该文提出的储能控制策略与传统控制策略进行对比验证,验证所提策略的可行性和有效性。     

基于双电池不平衡状态优化的风功率平滑控制

在双电池平滑风功率过程中,改善双电池充放电不平衡状态可以提高充放电深度,减少充放电状态切换次数。文章分析了双电池风功率平滑系统的充放电不平衡状态及其产生的原因,提出了一种改进控制策略,该策略可根据双电池荷电状态调整风功率平抑目标功率,以此改善双电池不平衡状态。基于Matlab/Simulink分析了风速湍流强度以及风功率预测误差对双电池不平衡状态的影响,同时验证了改进控制策略的有效性和优越性。研究结果表明,相较于传统控制策略,文中的改进控制策略在不同湍流风速以及存在风功率预测误差时,仍能优化双电池充放电不平衡状态,保持良好的充放电深度。     

基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略

风力发电的随机波动性对电力系统的稳定性带来不利影响,通过配备储能系统可以提升电网接纳风电的能力。本文定义了反映储能系统平抑风电波动效果的波动系数;提出一种基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略;建立了以波动系数为优化变量,风电实际功率和并网功率的差值最小为目标,并网功率波动要求为约束的优化模型;设计了基于滑动窗口的遗传算法求解方案,优化求得动态波动系数及相应的储能额定容量及功率,最终利用储能抑制风电功率的波动。实验表明,与传统控制策略相比,该策略能有效抑制功率波动并降低储能容量,节约成本。     

风力发电系统输出功率随机波动的仿真分析

针对当前风力发电系统输出功率随机波动的问题,以永磁同步风力发电机(PMSG)与直流侧储能系统(钒氧化还原电池)整合的风力发电系统为基础,进行数字仿真建模,采用MATLAB/Simulink软件对固定负载,变化风速工况;固定风速,负荷瞬变工况;风速和负荷同时变化工况;进行了仿真试验和分析。结果表明,对于采用储能技术的风电场并网功率随机波动的平抑控制,可以利用蓄电池的充放电特性,在风速变化以及负荷瞬变时进行功率平衡的调节。     

稳定风电输出功率的控制策略研究

为稳定风电系统输出功率,提出一种在变流器的直流侧加入超级电容器(EDLC)储能的新拓扑结构,通过分析全功率双脉宽调制交-直-交变流器的控制策略,基于永磁直驱风电机组与电网连接的拓扑结构,提出超级电容器储能系统稳定风电系统输出功率的控制策略和输出功率的解耦控制方法,分析了风电系统输出功率初始值和超级电容器容量对输出功率稳定性的影响,并针对典型风速变化给出了输出功率初始值与超级电容器容量的整定范围。     

基于双模糊控制的独立微网能量优化策略

为使微网运行效益最大化,提出一种含风—储系统的独立微网的能量优化策略,该策略采用双层模糊控制方式,针对微网峰谷特性,根据日前启停机计划确定风电机组与需求侧管理负荷的投切状态,对实时调度则使用模糊控制得到风电机组、储能与负荷的功率值。对于微网瞬时功率波动,采用模糊理论,通过蓄电池—需求侧负荷混合系统平抑功率波动。实例应用结果表明,该独立微网能量优化策略有效。     

基于KF-MPC的光储系统双调节反馈优化控制方法

利用储能技术能够有效平抑光伏功率波动,提高光伏输出功率的稳定性。该文提出一种基于卡尔曼滤波-模型预测控制(KF-MPC)的光储系统双调节反馈优化控制方法,即将卡尔曼滤波和模型预测控制相结合,采用双调节反馈控制实现光储系统的优化控制。在卡尔曼滤波器中引入滤波调节因子,通过自适应调节卡尔曼滤波增益使储能系统在不同工况下有效平抑光伏功率波动。在模型预测控制器中以储能出力最小、荷电状态最优以及光伏波动率最低为目标,通过模型预测控制滚动优化得到储能系统最优出力和最佳荷电状态。通过对某光储电站实际运行数据分析可知,该文所提出的控制策略在平抑光伏功率波动的同时还可有效延长储能系统使用寿命,具有工程应用前景。