光储柴微电网运行特性分析

微电网既可以并网运行,也可以孤岛运行,而孤岛模式下主控微源对电压和频率调节作用的强弱对微电网能否稳定运行影响显著。基于已搭建的以储能电池为主控微源的光储柴微电网,分别在蓄电池不同荷电状态、负载不同程度扰动、是否投入柴发微源的情况下进行三组对比实验,用三相电能质量分析仪记录相关波形,分析不同实验条件下微电网的运行特性。实验结果表明,蓄电池的荷电状态、负载的扰动情况对微电网的稳态孤岛运行有重要影响;柴发微源的投入会抢占蓄电池对电压和频率调节的主导作用,需对蓄电池容量进行优化配置。根据实验结果,对蓄电池容量进行了优化,可以保证蓄电池的主导作用。     

光储微电网孤岛系统的储能控制策略

分析了微电网孤岛系统稳定运行、能量供求平衡的机理和常规的微电网孤岛能量管理控制策略,提出一种新型超级电容与蓄电池混合储能系统的功率自适应控制策略,通过对混合储能系统进行上层的能量管理控制,使超级电容和蓄电池输出功率得到合理分配,以满足微电网孤岛运行时的电能质量要求和负荷的功率需求,并且能够提高系统全寿命周期经济性。最后建立了微电网孤岛系统的仿真模型,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,该控制策略优化了蓄电池的工作过程,延长了蓄电池使用寿命,并且不需要数据采集和通信环节,提高了微电网孤岛系统运行的可靠性和稳定性。     

光柴储微电网系统建模及运行特性分析*

光柴储微电网作为一种既可并网运行又可孤岛运行的多能源互补电力系统,其运行特性受光伏发电出力波动、负荷扰动、切换时的暂态冲击等因素的影响较大。搭建了一个包含光柴储三种能源结构的微电网系统,基于不同发电单元的输出功率特性,对光伏发电单元、柴油发电机单元、储能系统分别采取MPPT控制、下垂控制、PQ控制方式,对系统由并网转孤岛、孤岛下负载突变两种运行模式进行了仿真验证。仿真结果表明,光伏发电单元参与动态功率调节能有效减小运行模式突变情况下的频率波动,提高系统的稳定性,改善系统的电能质量;该系统能最大限度利用光伏发电生产的电能,减少对柴油发电机的使用,有助于保护生态环境。     

光储发电系统的虚拟转动惯量控制

在深入研究光储发电系统控制策略的基础上,阐述蓄电池虚拟转动惯量的概念,分析在频率动态变化过程中蓄电池的电池储能与机械动能之间的能量转换关系,并提出基于光储发电系统的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测系统频率的变化与蓄电池荷电状态,调节蓄电池的荷电状态变化率与充放电电流的速率,从而短时调节蓄电池储备能量为系统提供惯性支持。通过光伏装机比重约为30%的仿真系统,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用蓄电池的虚拟惯量快速响应系统频率变化,从而提高了系统的频率稳定性。     

光储微电网孤岛运行控制策略研究

光伏电源采用PQ控制,根据负载变化投切光伏组件;储能装置采用V/F控制,稳定微电网电压及频率。通过MATLAB/Simulink仿真结果,验证了该控制策略在微电网孤岛运行情况下能有效稳定系统电压和频率。     

孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法

微电网系统中常采用分布式储能单元作为能量缓冲环节,以提升系统供电的稳定性和可靠性.为实现负荷功率在分布式储能单元之间的合理分配,提出了基于荷电状态(SOC)的改进下垂控制方法.该方法采用分布式控制方式,根据各储能单元的SOC,实时调整下垂系数,使SOC较大的储能单元提供较多的有功功率,而SOC较小的储能单元提供较少的有功功率,并采用传统下垂控制方法对无功功率进行均等分配.建立了基于SOC的下垂控制方法小信号模型,以验证控制系统的稳定性.同时,搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和2×2.2 kW的实验样机,仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性.     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

光储联合运行模式下的储能变流器及控制策略研究

储能设备作为微电网不可或缺的部分,起到平滑功率波动,孤网运行电压支撑的作用.采用多相交错式结构搭建储能变流器,联合光伏发电系统建立微电网模型,分析了多相交错式变流器的优越性能以及参与微网运行的控制策略,最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了控制策略的可行性.     

光/储混合系统中的储能控制技术研究

在含有高渗透率光伏发电的配电网中,安装储能系统可以减小光伏功率波动对电网的冲击。为了实现储能对光伏发电功率的平滑作用,提出一种基于低通滤波与短时功率预测技术的储能控制方法,大幅度消除了传统低通滤波方法造成的延时,同时可降低光伏功率预测误差对控制效果的影响,提高了平滑效果,节省了储能安装容量。仿真结果显示该策略能有效降低光伏发电功率的波动性,降低电池过充或过放现象的发生概率。     

直流微电网孤岛运行控制策略研究

针对湖北黄石地区楼宇建筑直流微电网孤岛运行场景,提出一种光伏和储能电池的协调控制策略。基于直流微电网系统的实时状态,根据直流母线电压数值对微电网的运行模式进行划分,并设置变流器动作阈值,微电网内的各变流器根据母线电压所处的区间范围,执行相应的控制策略,满足微电网的能量平衡及电压稳定性需求。考虑微电网内部储能电池状态的一致性要求,针对电池变流器提出一种基于电池荷电状态(State of Charge,SOC)的协调控制策略,在电池的充放电过程中,根据不同电池组之间的容量差异进行功率分配,避免相同的充放电效率导致过充或过放现象。最后通过Matlab/Simulink对所提控制策略进行仿真验证分析。     

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。     

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。     

孤岛模式运行下含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估

提出了一种孤岛模式运行下的含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估模型。利用潮汐流速历史数据建立了24个时段潮汐流速分布模型,同时考虑了潮汐流速因季节变化的影响,并结合机组功率输出特性曲线得到机组多状态模型。根据负荷、机组多状态模型和电池储能系统性能参数建立了电池储能系统功率输出模型。在含潮汐发电和电池储能的微电网中应用所提出的模型,评估了其在孤岛运行下的可靠性,验证了模型的有效性。研究表明,电池储能设备性能参数对微电网可靠性影响较大,同时负荷的增长会降低系统可靠性。     

含储能双母线直流微电网电压和功率协调控制

双母线直流(direct current, DC)微电网采用传统的下垂控制时,存在电压控制性能与功率分配精度的局限性。为此,提出一种考虑储能荷电状态(state of charge, SOC)均衡的电压和功率协调控制策略。首先,对于高压或低压侧母线电压稳定和功率分配问题,在电压/电流双环控制策略的基础上,采用基于SOC幂指数的自适应系数动态改变功率分配比例,对电压和功率进行精确控制。其次,针对双直流母线由于功率不平衡造成的电压偏移问题,根据双侧直流母线电压差以及高/低侧的工作模式,制定高/低压母线之间DC/DC变换器的控制策略,保证高/低压侧功率平衡和电压稳定。最后,利用Matlab/Simulink软件建立不同工况下双母线直流微电网模型,并进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略可改善功率分配和电压控制精度,使各储能SOC趋于一致,同时实现高/低压直流母线之间功率相互支撑。     

孤岛模式下光储直流微电网变功率控制策略

由于直流微电网中常用的分层控制方法具有微电网母线电压波动较大、蓄电池控制模式切换的次数较多、微电网的冗余功率较大的缺点,为此提出了变功率控制方法。以光伏电池、蓄电池和负荷构成的孤岛式直流微电网为研究对象,设计以光伏输出和负荷消耗的功率差为基准,调节蓄电池充放电的方向、功率的大小以及微电网的工作模式。MATLAB/Simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性,且所提控制方法能够实现微电网功率的平衡和电压的稳定,其控制性能明显优于常用的分层控制方法。     

微电网中感-容性耦合逆变器功率不均等分配策略

容性耦合逆变器(CCI)可有效提高无功功率调节能力,且具有更高的经济性。为了提高微电网系统无功调节的灵活度,建立了一种包含并联CCI和感性耦合逆变器(ICI)的新型混合微电网结构。探讨了CCI和ICI的功率特性;分析了微电网中功率分配比例对逆变器容量的影响;针对CCI缺乏实用化功率分配方案的问题,提出了一种CCI和ICI的不均等功率分配方法;进而结合算例研究了不均等功率分配比例的计算方法,并提出了功率控制方案;根据算例搭建了仿真模型和实验平台进行测试。仿真和实验结果表明,相比传统功率均分方法,所提出的方法可有效降低逆变器容量。     

分布储能直流微电网中多储能荷电均衡控制策略

在分布式储能孤岛直流微电网系统中,针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题,提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合,利用双曲正切函数的特性,限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量,使下垂系数对应的电压相等,设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗,设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明,所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配,并且使母线电压能够准确维持在额定值。