新型电力系统下分布式储能应用场景与优化配置

随着分布式能源的大量接入,电力系统面临如何减弱新能源并网引起波动的挑战。合理配置分布式储能能够有效平抑波动,提高电能质量,因此需要对分布式储能配置问题进行深入研究。该文首先研究并归纳了分布式储能的发展现状,其次从新型电力系统下分布式储能的优点入手,通过分析电源侧、电网侧以及用户侧等不同的应用场景,建立了完善的分布式储能合理配置流程,然后分别从优化模型的搭建和优化方法的选择2方面展开研究,汇总了常用的目标函数和约束条件,论述了典型优化算法的适用性,最后根据目前分布式储能配置的研究现状,指出了目前优化过程中需要改进的问题。

长时储能技术及典型案例分析

随着电力系统向低碳化转型,新能源装机容量占比逐年增长。可再生能源发电具有间歇性的特点,主要发电时段和高峰用电时段错位,存在供需不平衡,电力电量平衡对灵活性的要求加剧。长时储能电站成为破解问题的有效有段。针对长时储能技术发展概况,首先分析抽水蓄能、压缩空气、锂离子电池、液流电池、熔盐储热、氢储能的技术特性、优势及目前瓶颈,统计以上储能技术的典型应用工程;然后从电源侧、电网侧和用户侧分析了储能的典型场景应用,阐述了多种储能技术在能量转移、辅助服务、黑启动、平滑新能源出力等多场景下的应用对比;总结分析了化学储能示范工程、储热示范工程、机械储能示范工程的技术参数、系统接线、能量管理等问题;最后对未来储能电站技术进行了展望。

基于权重计算的光储耦合制氢系统模型预测优化控制

对光储耦合制氢系统优化控制策略进行研究,提出一种考虑存在博弈关系的多目标优化的模型预测控制(MPC)功率分配策略。首先,构建光储耦合制氢系统架构,明确光储耦合制氢系统运行时需要满足的功率平衡方程;其次,将自适应多目标粒子群优化算法和MPC算法相结合搭建复合算法模型,给出同时考虑碱性电解槽(AEL)和储能电池特性的3个目标函数,计算出最优控制增量权重系数;最后,利用MATLAB-function函数模块构建MPC控制器模型,将计算出的最优控制增量权重系数应用于MPC优化过程中,实现光储耦合制氢系统在线功率分配。与传统MPC优化控制方法进行仿真分析,验证了所提方法在一定程度提高了储能系统的运行指标,同时又降低了AEL输入功率的波动性,增强了光储耦合制氢系统的动态功率平衡能力。

不同工况下光储氢微网系统协调控制策略

针对光储氢微网系统运行时系统内部功率协调分配、切换平滑度以及电压稳定性等问题,提出一种考虑系统不同需求指令的功率分层协调运行策略。以提升系统稳定性、光氢系统结合度以及平滑运行为目的,搭建光储氢微网系统仿真模型,一方面,通过分层控制实现系统指令层与被控层之间的协调运行,并以上网电价为判断指标,保障系统经济性运行;另一方面,基于系统运行模式将系统运行工况分为8种,并通过多功率协调控制策略使得光储氢微网系统能够稳定运行、工况切换平滑以及母线电压稳定。最后通过仿真验证所建模型与控制策略的正确性与有效性。

微电网群储能变流器的牵制协调控制

针对由多个微电网组成的微电网群系统,因其系统庞大控制器繁多,存在控制目标信息数据难以协调统一的问题。考虑在微电网内分布式电源之间通信存在延迟的情况,建立含稀疏通信网络的微电网群系统模型,提出一种分布式牵制二次控制策略,仅需通过与邻居节点交换功率信息状态,即可实现精确功率共享,提高系统的可靠性和灵活性。最后搭建基于StarSim-HIL的实验平台,并在多种场景下进行实验,结果显示所提方案对微电网群可实现精确的功率共享和微电网区域高度自治,验证了所提策略的有效性。

基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。

弱电网下多源构网型变流器协同控制方法

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)作为构网型控制的主要技术之一,可为电网提供惯量支撑,但由于变流器单机容量有限,当系统需要更大的惯量支撑时,需要多VSG并联运行,因此多VSG并联的协同控制备受关注。基于此,建立了VSG多机并联的状态空间模型,通过状态变量矩阵的特征值分析系统稳定性。同时,提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的多VSG并联协同控制策略,引入角频率差与功角差作为性能指标设计目标函数,求解所需最佳有功额定增量,通过功频系数对输出角频率进行动态修正,实现对输出频率的主动支撑,有效抑制了VSG并联造成的系统频率波动,提高了电网的稳定性。结果表明,相较于传统的VSG并联系统,所提出的MPC-VSG并联控制方法可缩短系统暂态响应时间,提高系统在暂态下的鲁棒性。仿真结果验证了该方法的有效性。

质子交换膜电解槽控制策略研究

目前氢能已成为支撑新型电力系统发展的洁净能源载体,光伏电解水制氢技术是制氢的最佳方式之一。针对光伏电解水制氢系统中的关键设备质子交换膜电解槽(PEMEL),结合其非线性、时变性、强耦合、多输入多输出的设备特性和运行特性,以PEMEL动态模型为研究对象,对其控制策略进行研究,包括比例积分微分(PID)控制、鲁棒控制、模型预测控制(MPC)、容错控制(FTC)策略,分析这四种控制策略的结构和优缺点,并从平稳性、精度、计算复杂度和响应速度四个维度对每类控制策略进行单独评价,为PEMEL控制技术研究及氢能领域的发展提供新的借鉴思路。

氢能产业政策及商业化模式分析

氢能是我国新能源体系中重要的组成部分,其市场规模和应用场景也在不断扩大。在国家各类政策的指导下,各省市依据其区域特点在燃料电池汽车等领域发布了相关政策,这在一定程度上加快了氢能迈向商业化的步伐。基于此,针对燃料电池等方面梳理了国家层面以及地方氢能政策,分析了氢能应用领域、各省市未来发展规划的政策要点以及盈利模式。最后,针对目前的氢能商业化进程给出相应的建议,为今后提升氢能效益提供一定的参考。