孤岛运行方式下微电网储能系统能量成型控制策略

在分析微电网储能系统(ESS)结构的基础上,建立了微电网ESS的端口受控哈密顿(PCH)模型,设计了PCH控制器,确定了期望平衡点,给出了微电网ESS的能量成型控制策略。建立含可再生能源发电单元和ESS的微电网仿真模型对所提策略进行仿真,仿真结果表明,与典型PI闭环线性控制策略相比,所提控制策略在孤岛运行期间能很好地满足对ESS的控制要求,且具有更好的快速性、鲁棒性。     

考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略

针对大规模电池储能系统参与微电网调节面临储能单元充放电路径优化选择问题,基于对储能单元能量转换效率与运行功率关系的研究,提出了以双电池储能系统（DBESS）控制策略为基础,充、放电单元组可临时转换的控制方式,以克服DBESS结构功率调节能力不足的问题。制定了储能单元间功率分配机制以降低储能单元启用数量,减少了储能单元因功率分配不当而造成不必要的寿命衰减和能量损耗。基于含8个储能单元的风光储共交流母线型微电网系统,结合给定功率波动平抑需求,对所提控制策略、DBESS控制策略和传统控制策略进行仿真分析,从储能系统控制效果、循环寿命和能量转换效率的角度验证了所提策略的合理性和有效性。     

一种直流微电网协调运行能量管理方法

根据微电网系统中发电、储能、并网等模块的工作特性,本文提出了一种直流微电网协调控制方法,能够协调各模块工作在互相合适的工作模式,并根据需求在各个模式之间进行平滑切换,保证直流微电网的稳定运行。最后,通过实验对协调控制方法进行了验证。     

基于光伏能量预测的微电网储能优化配置方法

建立了基于光伏能量预测的微电网智能能量管理系统,提出一种经济性优化方法进行微电网储能配置。由于光伏发电系统的输出功率随气象条件变化具有随机性,因此采用发电预测模型的输出作为光伏电池的功率限制条件。由于储能优化涉及多个时间段且受能源价格和电力价格的影响,因此需建立储能模型以确定最优的操作策略,采用矩阵实数编码遗传算法进行求解。通过一个小型直流微电网算例验证了所提模型和算法的有效性,相关结果可用于评估微电网的储能配置和经济效益。     

微电网运行模式平滑切换的控制策略

研究了一种典型微电网拓扑结构运行在孤岛、并网模式下的切换问题。分布式发电微电网系统是位于用户附近的小型模块化电力能源,它靠近用户现场并可以在配电电压等级上实现与大电网联网,具有节省输电投资、提高供电可靠性、减轻大电网供电压力、减轻环境污染的优点。本文针对交直流混合母线微电网系统切换问题展开研究,分析了典型交直流混合母线微电网的拓扑结构与逆变器控制策略,针对两种不同切换模式给出了与之对应的控制算法,有效地提高了微电网系统切换过程中的稳定性。     

计及运行策略的微电网可靠性评估

因负荷和新能源出力的波动性,微电网运行状态随时间变化,在进行微电网可靠性评估时应计及运行状态的时变性。推导了不同运行状态下微电网可靠性参数的解析表达式,建立一种微电网可靠性评估模型,准确计及了运行状态间的转移特性。应用RBTS-BUS6算例验证了模型的有效性和实用性。算例分析表明：柴油发电机持续出力的策略能更好地改善微电网可靠性,对外网负荷点的影响更大;但柴油发电机作为备用的策略具有更好的环境和经济效益;增加微电网内储能电池的最大放电功率能有效提高微电网可靠性。     

计及需求侧管理的热泵-储能型微电网能量优化策略

为减少储能总容量和蓄电池动作次数,提出一种计及需求侧管理的微电网能量优化策略。考虑热泵的负荷特性,根据产热量与热泵工质流速的关系建立相应的热泵系统模型。根据热负荷日需求曲线,对热泵的储热容量模型进行分析与计算;按照频率区间将微电网功率波动划分为高频成分与中低频成分,并采用模糊控制理论将波动功率在热泵、蓄电池与超级电容间进行分配。该策略对微电网进行削峰填谷,对功率波动进行抑制,实现了微电网的可靠、经济运行。算例验证了所提能量管理策略的正确性与有效性。     

直流微电网运行控制策略

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网2种运行方式,设计系统4种工作模式,研究该微电网的运行控制策略。提出锂电池自适应调节下垂系数的控制策略,优化不同条件下电池的输出功率,提高电池和系统运行效率;光伏变换器采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪;网侧变换器采用基于前馈解耦的电压电流环控制。该系统整合光伏发电和储能控制技术,能够在2种运行方式和4种工作模式间平滑切换,可以维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。实验结果验证了上述控制策略的可行性。     

适用于工业园区的微电网系统能量管理

为了提高微电网系统输出特性,满足工业园区并网要求,提出一种基于功率预测、前馈控制的微电网系统能量管理策略。通过功率预测,高效控制微电网系统输出功率,跟踪厂区负荷;基于前馈控制的储能波动平抑,有效平滑系统输出,并提高电池应用效率。在RTDS实时仿真平台上,结合能量管理器,搭建微电网系统硬件在环测试平台,MW级风光储微电网系统工程的长期稳定运行验证了所提算法的有效性和稳定性。     

直流微电网能量控制策略的研究

提出了一种直流微电网的能量管理控制策略,结合直流微电网的结构和控制目标,分别设计了系统在离网和并网模式下的控制策略。并网模式下,由电网来维持直流母线电压的稳定,光伏电池和锂电池配合给负载供电。当电网异常断电时,系统能自动脱离电网孤岛运行。通过合理控制锂电池的工作方式来实现工作模式的平滑切换。搭建实验平台,通过增减直流母线负载和开断并网开关来检测系统的稳定、可靠性。实验结果表明该控制策略实现了工作模式的平滑切换,满足了系统的设计要求。     

计及储能系统的能量枢纽优化运行

在全球能源安全问题日益严重的背景下,基于能量枢纽(energy hub, EH)的综合能源系统逐渐成为未来能源结构的转型方向。而随着智能电网的部署和发展,在天然气和电力网络中开发需求侧管理方法逐渐成为趋势,智能能量枢纽(smart energy hub, SE Hub)成为了新的解决方案。基于此研究了使用储能系统降低住宅能量枢纽能源成本的可行性,为包含储电系统和储热系统的能源枢纽制定了经济调度模型,评估了储能系统的投资回报。算例将模型应用于12个不同的住宅能量枢纽,仿真结果证明了应用合理的设备在评估住宅能量枢纽中储能系统效益的重要性。     

微电网能量管理系统研究综述

随着微电网技术的不断发展,微电网能量管理系统也逐渐成为研究热点。总结了国内外微电网能量管理系统的研究现状,分析了微电网能量管理系统的管理对象、基本功能、设计框架;阐述了微电网能量管理系统集中式控制和分散式控制2种控制结构,并分析了各自的优缺点;介绍了微电网能量管理的基本模型和算法。最后总结出微电网能量管理中需要解决3个问题:可再生能源和可控负荷的不确定性问题、多储能技术的优化配合和联合调度问题、微电网能量管理系统的通信设计和网络安全问题。     

基于储能控制的交直流混合微电网运行策略研究

储能系统在微电网安全稳定运行过程中发挥着不可替代的作用。微电网并网运行时,储能系统储存能量;孤岛运行时,作为微电网的主电源,维持系统电压和频率稳定。提出了一种适用于交直流混合微电网的锂电池储能系统能量管理策略,分析了锂电池组双向DC/DC和双向DC/AC变换器主电路及控制部分,建立了含最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏发电单元的微电网仿真模型,并搭建系统实验平台。仿真和实验结果表明,提出的微电网能量管理策略可以保证微电网在各种运行模式下均能安全稳定运行。     

集中式储能下微电网控制策略研究

考虑风光发电具有不确定性以及集中式储能在改善系统能量管理、容量配置利用等方面的优势,提出了一种集中式储能的微电网系统。该系统采用分层控制和能量管理结合的稳定调控方案,针对各种工况,制定不同运行状态下各分布式微电源和储能充放电的控制策略,避免了运行模式切换造成的较大暂态振荡,提高系统稳定性,保证系统供需平衡。最后,在StarSim半实物仿真平台上验证了所提控制策略的可行性。     

含储能微电网运行模式的平滑切换控制策略

微电网并网和孤岛模式的平滑切换是提高微电网可靠性的关键。本文在分析微电网4种运行模式的基础上,提出以储能单元作为运行模式切换过程中的功率缓冲装置,分析了其在并网、孤岛以及2种运行模式切换期间的控制策略,解决微电源因微电网运行模式切换而改变控制策略或大幅调节输出功率的问题,减小切换过程对负荷的影响,保证并网和孤岛间的平稳过渡,并在实验室平台验证了该控制策略的有效性。     

独立直流微电网中考虑不同容量的分布式储能系统能量控制策略

为了同时满足独立直流微电网中含有不同容量储能单元的分布式储能系统(DESS)的电流精确分配及荷电状态(SOC)均衡的要求,防止DESS过放或过充,提高系统运行安全性与稳定性,提出了一种考虑不同容量的DESS能量控制策略。控制策略采用分层结构：在通信层中,相邻节点通过低带宽通信线进行通信,采用动态一致性算法获得平均值信息;在下垂控制层中,采用虚拟压降均衡器添加电流分配精度补偿量,动态消除线路阻抗对电流分配精度的影响,通过SOC均衡器调整下垂系数,提高SOC均衡精度;在直接控制层中,根据上层给定值直接控制DESS中的双向DC/DC变换器。通过频域分析验证了所提控制策略的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建DESS仿真模型,分析在不同工况下的运行过程。仿真结果表明,与现有方法相比,所提控制策略同时实现了不同容量DESS的电流精确分配及SOC均衡,能够适应线路阻抗变化的情况,且具备即插即用性能。     

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。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

孤岛运行微电网的频率稳定性及储能控制方案设计

储能系统能为微电网提供快速能量缓冲,使微电网频率保持稳定。分析蓄电池储能主电路结构与运行状态,采用无锁相环技术计算储能功率控制器解耦时的相角值,在保证相角值精度的前提下,比用锁相环技术计算更为简单有效。设计基于无锁相环技术的功率控制器,提出基于微电网频率稳定的储能控制方案。仿真结果表明,储能控制方案对微电网孤岛运行时频率稳定性的改善作用优于传统控制方案。     

微电网能量管理系统开发与应用

通过电气结构和控制架构设计,完成了硬件系统的搭建;在此基础上,围绕微电网与配电网友好互动的目标,进行软件系统平台和应用功能设计,开发了基于四维能量管理空间的微网能量管理系统,实现了微网短时的功率平衡和长期能量管理。