光伏发电系统的用户侧储能调峰电站设计

将储能电站加入光伏发电系统,解决光伏发电系统存在周期性的问题。先将光伏发电系统所产生的电力转化成其他形式的能量利用储能电站储存起来,然后在用户电网低谷期再以电能的形式释放出来,对用户侧电网进行"削峰填谷"。主要研究了光伏发电系统中的用户侧储能电站用于电网调节的控制策略,并进行仿真研究。     

考虑储能和需求侧响应的微网光伏消纳能力研究

在光伏发电迅速发展的情况下,分布式光伏的消纳成为人们关注的热点。构建了含有分布式光伏、储能系统以及需求侧响应的光伏微网系统。以光伏发电消纳量最大为首要目标,同时考虑微网系统的用电成本,并加入功率平衡、微网可靠性、储能系统功率上下限、需求侧响应以及光伏出力界限等约束条件。为了对比分析储能和需求侧响应对微网光伏消纳的影响,设立不考虑储能系统和需求侧响应、只考虑储能系统、只考虑需求侧响应、同时考虑储能系统和需求侧响应4种情景,使用改进帝国竞争算法解决约束条件较多的问题。通过对比发现,借助储能系统和需求侧响应能够有效地提高微网中分布式光伏的消纳率,同时也保证了微网用电的经济性。     

独立风光混合系统的控制与仿真

设计了独立风光混合系统的控制策略,利用时域仿真对其控制策略进行仿真验证。仿真系统由2台直驱永磁风力机、光伏、储能和相关变流器构成。建立了系统的数学模型以及相应的控制策略,包括直驱永磁发电机、光伏变流器、储能充放电以及网侧逆变器的控制策略。通过时域仿真法对系统的相关控制策略进行动态仿真。结果表明:本文所设计的控制策略是正确、可行的。     

计及分布式光伏承载力的配电网侧独立储能充放电策略

在“双碳”目标、新型电力系统加快推进下,中国分布式光伏呈现快速发展态势,在高比例分布式光伏接入地区易发生电网电压升高越限和反向潮流设备过载等问题,影响分布式光伏接入配电网承载力。充分考虑配电网侧独立储能调节作用,研究提出了提高分布式光伏接入电网承载力水平的独立储能优化配置及充放电策略。考虑了基于时序潮流和两步式迭代的配电网侧独立储能应用综合成本效益,以系统成本最小为原则,科学合理确定独立储能配置容量和充放电控制策略。选取某村低压配电网为案例,通过配电系统经济分析和优化软件（DEAP）,仿真分析了所提独立储能充放电控制策略的有效性。     

直流储能型准Z源光伏并网逆变器

针对光伏并网发电系统因输入波动所引发的功率不平衡问题,提出一种具有连续电流输入的储能型准Z源逆变器解决方案。详细推导了小信号激励下该逆变器的数学模型,采用母线电压控制和网侧电流控制的并网策略,构建了一套储能电池功率与电流双闭环控制的充放电管理方法,以实现对光伏电池输出功率波动的抑制。与此同时,在MATLAB/Simulink环境下搭建了直流储能型准Z源光伏并网系统的全套仿真模型及相关工况仿真研究,系统良好的静、动态仿真结果显示,所提出的设计方案与控制方法能够有效解决并网型光伏系统的功率不平衡问题。     

基于直流侧带储能单元的光储并网协调控制

光伏发电作为可再生能源之一,易受自然环境变化的影响,其输出功率具有明显的随机性和间歇性,需要加入储能系统储存能量或提供短时能量补给,减小光伏发电的功率波动对电网的冲击。提出了一种新型光储并网结构,即在直流侧加入储能系统,利用其快速充放电特性抑制直流侧电压的波动,从而达到抑制功率波动的目的。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了整个系统的仿真模型,验证了该方案的有效性和正确性。     

多功能光伏并网发电技术研究

介绍了光伏发电的现状,并通过建模和仿真的方法,研究了光伏电池的输出特性与最大功率跟踪,以解决无直流侧储能环节的光伏并网发电系统利用率低的问题,给出了一种可以同时实现电网无功功率补偿的并网逆变器控制方法.     

基于单体光伏/单体储能电池模组的新型光伏储能发电系统

传统光伏储能发电系统都是由光伏阵列和储能电池组构成的,但这种结构易受光伏电池阴影效应及储能电池均衡性问题的影响。基于此,提出了一种由单体光伏电池和单体储能电池构成的新型光伏储能发电系统。该系统中,单体光伏电池和与之电压、容量匹配的单体储能电池构成光伏储能模组,一定数量的模组串联后组成串联支路,经升压型DC/DC电路汇流至直流母线,多个串联支路并联后向直流负载或经逆变器向交流负载供电。通过监测光伏电池、储能电池的电压电流,光伏储能模组能够在5种工作模式间切换以实现模组内的“自治”控制;同时,通过监测DC/DC变换器的输入电压,实现了光伏储能模组投入与切出的支路级控制。以太阳能的利用效率为衡量标准,提出了一种模组内光伏电池电压,参数的选择方法。最后,建立了新型发电系统的仿真模型,从原理上通过仿真验证了该光伏储能发电系统的可行性和有效性。     

基于分布式储能的光伏并网系统调频策略研究

针对光伏并网发电在系统负荷波动时不具备惯性和调频能力等问题,提出了基于分布式储能的光伏并网发电系统调频策略。首先,基于电力系统功频静特性进行了分布式储能参与系统调频特性分析,得到了含分布式储能的光伏并网发电系统频率调整方程;其次,建立光伏发电系统和分布式储能的控制策略和数学模型,提出了分布式储能参与系统调频的控制策略;最后,对电网频率跌落0.5 Hz时含分布式储能的光伏并网发电系统运行工况进行仿真和实验验证,证明了分布式储能参与光伏并网发电系统调频策略的有效性。所提研究可在一定程度上提升光伏发电系统并网可靠性。     

化学储能功率转换系统的研究

化学储能系统为解决风电、光伏等间歇式新能源大规模并网问题,提供了一种新的解决方案.以某储能型风电场项目为背景,对储能系统功率转换单元(PCS)进行深入研究,采用DC-DC和DC-AC两级变换器的拓扑结构,实现电池侧和电网侧能量的双向流动.搭建了仿真平台,并开发了一套1 MW级的储能变流器单元样机,仿真和实验表明,变流器性能良好,为实现风场功率波动平抑、风场能量调度等高层控制策略,提供了基础平台.     

混合储能系统反演自适应变结构控制

为提高混合储能系统及直流微电网的鲁棒性,建立带有扰动上界未知的DC/DC状态空间平均模型,采用反演控制和变结构控制相结合的方法,提出反演自适应变结构控制。在Matlab/Simulink中搭建独立型直流微电网的仿真模型,仿真结果表明,相对于PI控制,反演自适应变结构控制有效抑制了负载突变时直流微电网的母线超调电压,缩短了电压稳定时间,提升了混合储能系统及直流微电网的鲁棒性。     

基于电网电压增量前馈补偿的光伏并网系统故障后恢复控制

光伏直流升压汇集系统经较大过渡电阻的故障清除后,存在直流变压器难以切换回原有控制策略的问题。针对此,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。在故障清除时,通过监测电网电压增量值,采用修正逆变器控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网经较大过渡电阻发生的故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速地进行切换,有效提高了光伏的利用率。     

基于孤岛模式光储直流微电网的协调控制策略

针对由光伏电池、储能电池和负载组成的孤岛模式下的直流微电网中,光伏发电单元因为自身易受外界环境影响会出现微电网功率不平衡,而传统的微电网协调控制策略使得储能电池电能质量波动较大,导致其协调控制模式切换的频率较高,为此提出采用非对称模糊控制策略跟踪最大功率点,充分利用光能,同时将直流微电网母线电压进行分段式协调控制,使得系统间协同效率较高。最终通过Matlab/Simulink建模仿真,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

适用于直流配电网的组合电容型直流负荷开关

直流负荷开关是构建直流配电网的关键设备。针对现有直流负荷开关附加设备多、体积大、控制复杂等缺点,文中提出组合电容型直流负荷开关拓扑,并分析所提拓扑工作原理、控制策略和参数设计。该负荷开关利用预充电电容构成源侧部分和荷侧部分。且多条直流母线出线上的负荷开关共用源侧部分,降低了设备体积和成本。切负荷过程中,通过源、荷侧电容的配合,给机械开关提供一个低电压、零电流的关断条件。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对所提拓扑的可行性与有效性进行验证。结果表明,文中直流负荷开关能够可靠无弧关断负荷电流,保障直流配电网的安全运行,且所需设备成本低,有助于提高直流配电网的经济性。     

考虑电网调频需求时的直流负载电压下垂控制方法

电解电镀、冶金化工、电动汽车等行业的直流型用电负载在电网中的占比越来越大,对电网频率稳定性的影响也因此更加明显了。以响应电网调频需求为目标,提出了在保证电网电能质量的前提下,通过电力电子接口电路实现对直流负载电压的下垂控制,使可调型直流负载能够对电网频率异常事件进行响应。此外,为了确保直流负载的正常用电,并且避免对直流负荷进行频繁切换控制,还进一步提出了分区间调频控制模式,从而满足了需求侧响应、电网友好等电网需求。提出的控制方法结构简单,容易实现,可降低直流负载接入对电网的影响,提升电网对大规模直流负载接入的适应性。最后通过Simulink仿真验证了此方案的可行性、有效性。     

基于直流电压信号的光储系统协调控制策略

在以光伏系统、储能装置、并网逆变器、交直流负荷构成的光储系统基础上，分别对离网和并网两种运行方式的控制策略展开研究。考虑到光伏装置的随机性、储能装置的充放电属性和负载多变的现象提出直流侧电压分层控制方式。以直流电压幅值为依据，协调储能装置自适应下垂控制，同时网侧双向变流器采用虚拟同步发电技术，能较好地稳定直流侧电压，降低系统内部功率冲突，保证内部功率交换的稳定。最后通过MATLAB/Simulink在离/并网模式下，分别仿真验证系统协调控制策略的有效性。仿真结果表明:在离网模式下，与下垂控制进行对比，虚拟同步技术的引入使得系统具有较强的鲁棒性；协调控制策略保证了系统稳定并实现储能装置的有效利用。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

直流微电网的储-荷虚拟直流电机优化控制技术

为提升虚拟直流电机（VDCM）控制对直流微电网的电压惯性与阻尼支持能力,并改善负荷侧的电压响应,提出了储-荷VDCM优化控制技术。通过类比直流电机的外特性建立储能侧和负荷侧VDCM动态模型。对VDCM控制进行改进,在储能侧对系统提供惯性支持,在负荷侧对系统施加阻尼控制,从而消除储能侧VDCM中电压惯性和阻尼的冲突,为系统母线提供足够的动态支撑。在此基础上,设计负荷侧惯性灵敏度控制环节,使储-荷VDCM能够为负荷提供灵活可控的电压惯性。根据李雅普诺夫稳定理论,分析所提VDCM优化控制对系统的稳定支持作用,根据分析提出参数优化方案,并利用时域仿真分析,验证所提控制策略的有效性。     

基于直流微电网的混合储能协调控制策略仿真研究

针对直流微电网中光伏发电单元出力的波动性和间歇性造成系统内部功率不平衡的问题,混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度和超级电容高功率密度的优势,根据直流母线电压进行混合储能单元间的协调控制策略。该策略将直流母线电压进行分层控制,采用四个电压阈值共分成五个控制区域,以直流母线电压为信息载体,决定储能系统的运行状态,实现对混合储能单元的充电、放电模式间自主切换。电压分层控制有效地避免了蓄电池由于电压波动而频繁进行充放电切换,从而延长了电池的使用寿命。最后,MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

电网电压不平衡下储能变流器的控制策略

电网电压不平衡会导致直流侧电压波动和电网侧有功功率波动,严重影响储能电池系统的安全和能量转换效率。针对上述问题,本文提出了一种直流侧电压与电网侧有功功率协调控制策略。通过考虑储能变流器交流侧滤波电感上吸收的有功功率波动来实现对直流侧电压波动的抑制,再利用加权思想对直流侧电压和电网侧有功功率进行协调控制,较好地降低了两者的波动幅值。仿真实验结果验证了所提方法的有效性与优越性。