1500 V锂离子电池簇电场分布仿真及绝缘风险分析

锂离子电池储能在辅助可再生能源并网、电网调频和调峰等方面发挥重要作用。提高锂离子电池储能系统直流侧电压等级,有利于储能系统的降本增效,却对电池系统绝缘性能产生了更高的要求。该文对锂离子电池簇在直流1500 V下场强分布进行了仿真计算,并考虑了绝缘结构胶中不同规格气泡缺陷的影响。由于存在共模干扰的影响,该文对直流电压、共模电压叠加下电池簇场强分布进行了仿真计算,结果表明:1500 V直流电压下场强最大值出现在外绝缘膜和绝缘罩交界处,贯穿型气泡缺陷使局部场强最大值增大130.6%,考虑共模电压影响后一个周期内场强最大值增幅约为86%,且场强最大值点由外绝缘膜转移至空气中。该文构建的跨越4个数量级的大跨度几何尺寸(10^(1)~10^(-3)m)电池系统电场仿真模型首次建立了储能电池簇中各电池单体金属壳体表面的电场分布,首次将共模干扰引入电池单体电场分析,提出了通过降低电池系统对地寄生电容从而抑制共模干扰、增加单体电池边角处绝缘强度从而减小最大电场强度的方法,解决了高压电池系统在共模干扰下电场分布畸变、绝缘风险增大的问题,为高压电池系统绝缘设计提供理论支撑。

储能电池系统对地电压电流特征及影响因素分析

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问题研究,建立适用于储能系统的二阶共模等效电路模型,量化分析电池系统共模电压和共模电流特征以及在寄生电容、开关频率等因素影响下的变化规律,仿真与实验结果表明,共模电压和共模电流问题是影响电池系统对地电气特征的主要因素,为系统优化设计提供了技术支撑。

三相交错式双向DC/DC储能变流器的研究

大功率双向DC/DC变流器是电力储能系统的重要环节,三相交错技术的引入克服了传统单相DC/DC变流器的缺点。实验结果表明,三相交错式双向DC/DC变流器应用于电力储能系统能获得较好的电压、电流波形,为电网及储能系统的安全稳定运行提供了保障。

含规模化电池储能系统的商业型虚拟电厂经济性分析

为解决新能源发电过程中功率动态平衡困难、系统投资成本高昂两大突出问题,结合国内某风储系统示范项目,提出基于商业型虚拟电厂(virtual power plant,VPP)的储能系统运行方式。在建立VPP经济收益的目标函数以及风力发电厂和电池储能系统的收益、成本等数学模型的基础上,建立了可提供调峰和调频服务的VPP经济优化调度模型。以各时段内获得收益最大为目标,采用模拟退火算法计算得到风力发电厂和电池储能系统的出力。参考中国典型地区电价和已经投运的典型电池储能系统的成本为数据,构造算例进行分析。算例分析表明采用VPP运行方式可获得更大的收益。

新型中点钳位三电平电池储能变流器设计及控制系统

基于新型中点钳位(A-NPC)拓扑结构的三电平变流器可以提高输出电压波形质量,有利于降低绝缘栅双极型晶体管(IGBT)耐压,以减小开关器件成本、IGBT损耗和电感损耗,来提高系统整体效率,因此在电力储能领域具有广泛的应用前景。基于A-NPC三电平拓扑结构,设计了电池储能变流器主电路,开发了变流器系统控制器软硬件,研究了变流器中点电压控制机理。样机实验结果表明:所搭建的A-NPC三电平电池储能变流器系统运行良好,与当前储能系统常用的两电平拓扑相比,在略微增加综合成本的基础上,实现了输出电流波形畸变小和输出电流谐波小、效率高等特点,应用在储能系统中,获得了很小的稳态总谐波畸变率和非常好的功耗特性。

主动配电网中储能变流器控制策略综述

对主动配电网中单台电池储能变流器的控制,分析了基波的有功/无功控制策略。对于基波功率控制,探讨了其并/离网运行控制策略。对于储能系统(ESS)的充/放电控制,分析了能量型ESS充/放电管理策略、混合型ESS充/放电功率分配策略和ESS电压均衡技术。对主动配电网中多台储能变流器的管理,从集中控制和分散控制两个角度分析了多变流器间的协调控制,探讨了集中的分层控制器和基于多代理的分散控制器。最后,针对主动配电网及其变流器控制策略的发展趋势给出了诸多展望和进一步的研究方向。

模块化变流器在分布式储能系统中的应用

提出了一种应用于锂电池分布式储能系统的模块化、多功能的三相双向并网变换器。系统以SKii P功率模块作为主功率器件;控制体系采用开放的模块化分层控制系统,根据不同层的功能及控制时间分为硬件层、应用层和系统层控制模块;各功能模块之间采用标准化的通信接口,增强了功率硬件层和软件控制层的相互独立性;设计了DSP-FPGA的全数字控制平台,完成对锂电池储能系统的不同充电模式,同时保证网侧的高功率因数运行;双向功率流动的并网变换器能向电网反馈能量以满足电网功率峰值需求。试验结果表明,模块化的电力电子模块能保证锂电池储能系统的稳定运行,更有利于实现系统的通用化和标准化,具有一定的工程应用价值。

基于新型三电平变流器的超导磁储能系统设计

为改善超导磁储能系统在充放电过程中的输出特性,并提高其能量转换效率,在分析了A-NPC三电平变流器拓扑结构及其工作原理的基础上,以此变流器为核心,设计了一套超导磁储能系统。该系统采用一种基于SVPWM调制的三电平直接功率控制策略,并利用功率前馈解耦算法,实现了储能系统充放电过程中的单位功率因数控制。实验结果表明,储能系统充放电过程稳定可靠,工作效率有效提高,并能获得良好的电流、电压波形。

以安全高质量应用为导向的储能锂离子电池综合性能评价标准

作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到广泛关注,其中以锂离子电池为代表的电池储能成为大规模储能的首选储存载体之一。然而随着电池储能应用规模逐渐增加,暴露出储能系统在质量和安全方面存在诸多问题和风险,电池储能系统作为电气设备整机产品目前还不成熟,储能电站的整体安全与质量状态存在不确定性,导致目前大量已建储能电站利用率偏低。由于设备整机产品还处于不成熟、不断迭代发展过程中,为提升现阶段锂离子电池储能电站的应用水平,以安全高质量应用为导向,围绕储能用锂离子电池这个核心部件开展综合性能评价显得尤为重要。本文主要梳理了国内储能锂离子电池相关标准的最新进展,对锂离子电池储能核心标准的重要内容和该标准对行业发展的作用进行了详细分析。结合电池储能特性评价和检测技术研究积累,提出了涵盖型式试验、等级评价、到货抽检、并网检测及运行考核检测的电池储能全流程检测评价整体解决方案,通过对各个环节的详细分析表明该方案可以实现对投运的涉及电网运行的电网侧、电源侧、用户侧储能设备全链条全环节闭环管理,对于提升电池储能设备投运前的标准化规范化水平、提高储能电站运行可靠性、降低储能电站安全风险具有重要意义。

一种基于卡尔曼滤波与模糊算法的变电站机器人组合导航及控制系统设计

针对不确定因素较多、外在干扰强的变电站工业现场环境,提出了一种新颖的基于卡尔曼滤波与模糊控制的变电站机器人组合导航与控制系统设计方法,实现机器人自主导航定位、自主行为控制,完成智能变电站无人巡检任务.特别地,设计了一种基于高精度激光雷达的导航子系统,定位的同时兼有电子罗盘功能(即航角测量),有效克服了变电站强电磁干扰环境下电子罗盘失效等问题.现场试验证明,机器人行走轨迹与预设路径十分接近,可以实现强电磁环境下的巡检要求,且具有设计成本低、精度高(亚米级)、实现方便等一系列优点,便于工业应用.

基于RT-LAB的储能系统离网运行控制策略研究

微网离网运行时,要求电压和频率稳定。针对风电和光伏的间歇性波动以及负载的频繁投切特性,微网需要储能系统平衡有功和无功功率。本文首先基于RT-LAB搭建了储能系统离网运行实验平台,然后在传统的V/f单环控制基础上,对比分析了电感电流内环和电容电流内环两种双环控制方法,改进了传统的恒压恒频控制,该控制策略有更好的抗负载电流扰动特性。最后在matlab/simulink环境下进行了仿真,并且在RT-LAB平台上进行了半实物仿真验证,结果表明了提出控制策略的有效性。

离网储能变流器的控制策略

在对传统下垂控制原理分析的基础上,考虑中低压线路阻抗特性,提出完全下垂控制策略。结合储能变流器的电压双闭环控制策略,提出基于完全下垂控制的储能变流器控制策略。在PSCAD/EMTDC平台上仿真验证证明了控制策略的有效性。

储能接入配电网影响评估及自适应保护策略

随着新能源在电力系统中的比例逐年增加,储能成为日益重要的灵活调节支撑资源。储能系统一般通过电力电子设备接入电网,频繁的充放电可能会对电网的潮流与保护带来影响。通过分析电化学储能的源荷特性,在储能作为电源与负载两种情况下,考虑储能的不同运行状态和不同功率交换情况,基于典型配电网架构,研究不同位置故障时,在储能接入配电网后潮流变化对传统保护的影响进行评估,提出自适应电流保护方案以及具体保护措施。最后,通过仿真验证了所提自适应电流保护方案的有效性。

基于逆阻型NPC拓扑的三电平储能变流器设计与实现

三电平变流器具有输出电压/电流波形畸变小、器件开关损耗低、转换效率高等优点,着重研究逆阻型NPC三电平储能变流器系统的设计与实现方法,在详细分析逆阻型NPC三电平储能变流器拓扑结构、换流过程和调制方式的基础上,基于DSP+FPGA数字控制器架构,开发系统有源整流控制策略及正弦脉宽调制策略,实现了变流器双向并网控制。样机试验结果验证了方法的可行性,用于储能系统可获得良好的电能质量参数和功耗特性。

手持式绝缘子在线检测装置的研究

研究的在线检测装置通过检测绝缘子阻值直观地反映出绝缘子的工作状态。设计时考虑了工作时复杂的电磁环境,采用了大量的抗干扰措施,同时在软件上对测量值与真实值进行了拟合,保证了测量数据的可靠性和准确性。采用无线通讯模式收发数据,仪器便于携带,操作简单,具有较强的实用性。