光储发电DC-DC变换电源系统的设计与实现

传统的光伏发电系统具有波动性,且光电转化效率低,通常需与储能元件结合来提高供电的稳定性和利用率。文章结合光电储能模式提出光储发电的三端口DC-DC变换电源系统设计方法,实现了对光能的充分利用。本设计结合MPPT和PID控制算法,采用闭环控制,既能够实现最大功率点跟踪,又能稳定输出电压。

无功动态补偿的光储发电系统并网控制方案

配电系统中的光储发电系统往往在用户侧直接并网,而用户侧的无功负荷变化会引起并网点的电压波动.为了实现并网点电压的稳定,提出了一种具有无功动态补偿能力的光储发电系统并网控制方案.该方案通过派克变换达到有功、无功功率独立控制的目的,一方面控制蓄电池充放电,在光照变化的情况下实现光储发电系统的稳定有功输出;另一方面利用逆变电路的无功补偿能力,控制调节其对无功负荷的供给,使得大电网提供的无功功率为恒定值,从而保证在无功负荷变化的情况下并网点的电压稳定.这种方案在不增加任何附加设备和复杂度的情况下,简单可靠地实现了光储发电系统的稳定有功功率输出和并网电压稳定的双重控制目标.理论研究和仿真测试均验证了新型并网控制方案的有效性和优越性.

基于模型预测控制的光储发电系统VSG频率控制方法

随着光伏发电装机规模大幅提升,电力系统转动惯量不断降低,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术被广泛采用以应对日益严峻的电网稳定性问题。为进一步提高VSG技术对系统稳定性的改善作用,提出基于模型预测控制的VSG频率控制方法。该方法首先在同步发电机转子运动方程和逆变器下垂控制方程基础上建立VSG可优化的离散模型,再通过模型预测控制(model predictive control,MPC)预测VSG转子角频率的运动轨迹,并将最优的预测控制输入向量的第一项作为下一时刻控制器的反馈输入。将VSG转子角频率增量转化为转矩增量的反馈回路,实现对频率偏差的实时预测补偿,提升VSG并网逆变器的无差调频能力和运行性能。最后,在MATLAB软件上搭建含光储系统的时域仿真模型,验证了所提方法能更有效地抑制频率越限,减少系统频率的恢复时间。

面向储能电站调度的光储发电系统运行优化策略研究

光储联合发电系统的优化调度策略是实现光储联合发电系统经济及安全运行的重要保障,然而传统的经济优化调度模型并未考虑电池储能电站内部电池的有效管理。本文提出了一种经济优化调度策略,依据储能系统各电池组性能参数和运行状态,以储能系统运行一天总成本最低为优化目标,以系统平衡、荷电状态、功率限值和调度循环为约束条件,建立了经济优化调度数学模型,并应用改进粒子群算法进行求解。最后,算例仿真结果验证了改进粒子群算法的优越性和优化调度策略在光储联合发电系统中应用的可行性。

用于光储发电系统的三端口变换器控制策略研究

研究了一种用于光储发电系统的三端口变换器。在电路结构分析的基础上,从能量流动角度分析了电网正常和故障状态下变换器的控制策略和工作模式,通过投切可控负载维持电网故障时电池过充和电池过放状态下能量的平衡,搭建了光储发电系统仿真模型。构建了1台额定容量50 k W的全数字控制试验样机,仿真和试验验证了控制策略的有效性。

基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统研究

为解决弱电网条件下交流并网存在的并网逆变器稳定性问题,提出一种基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统。该系统包括光伏组件、公共直流母线、储能系统、低压直流配电网、交直流负载和多个功率变换器,根据光伏、储能、配电网的3级能量管理策略,分别采用不同的功率变换器控制策略,系统可分为4种工况:孤岛运行,光伏发电;并网运行,光伏发电;孤岛运行,储能供电;并网运行,电网供电。在Matlab/Simulink中对各工况进行仿真,结果验证了所提系统的正确性,为基于低压直流并网的并离网一体光储发电系统的实际应用提供了理论参考。

高海拔地区光储发电系统的建模与仿真分析

光伏发电是一种新的能源利用形式,本质上是依靠太阳能进行发电。太阳能是一种无污染且效率高的新能源,但与风能类似,太阳能同样具有间歇性明显、随机性强的特点。光伏发电的关键是光储发电系统,而高海拔地区日照多,但不具备其他的发电能源条件。因此,高海拔地区逐渐开始尝试应用光储发电系统。文章将围绕高海拔地区光储发电系统的建模与仿真进行分析。

光储联合发电系统不对称故障穿越控制策略

针对电网不对称故障下光伏发电系统输出功率与直流侧电压二倍频波动问题,提出了一种光储联合发电系统低电压穿越控制策略。在低电压穿越期间,充分利用光伏并网逆变器和储能变流器容量向电网输送有功和无功功率;在此基础上令储能变流器采取基于负序虚拟电导的负序电压补偿控制策略;同时,分析了单台以及多台储能变流器参与负序电压补偿的原理,并对负序虚拟电导进行了自适应优化设计。仿真结果表明,所提控制策略能够有效削弱光伏发电系统输出功率与直流侧电压的二倍频波动。

基于RPC的光储接入牵引供电系统协调控制方法

为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用,同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用,提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法.首先,搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构,并对其电能质量补偿机理进行理论分析;在此基础上,充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况,提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法,实现了“光+储+荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制;在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型,并结合实际光照和牵引工况数据验证本文所提出的系统结构以及协调控制方法的有效性.结果表明:本文所提出的系统结构以及协调控制方法能够实现牵引供电系统中光储系统的有效接入,再生制动能量回收率提升至86.7%,功率因数提升6.4%,对谐波特别是高次谐波含有率有较大改善,满足光伏电能高效消纳及综合利用、电能质量动态综合补偿、再生制动能量回收多重需求.

“双碳”视域下考虑工业园区光-储发电系统不确定性的光-储鲁棒规划模型构建

为进一步提升能源利用效率,确保工业园区供电的稳定性,许多工业园区引入了光伏发电系统,但由于光伏发电的稳定性较低,需建立光-储能发电系统进行控制。为此,探索在光-储能发电系统的构建模式,根据不确定性鲁棒优化建立工业园区光-储发电系统的规划模型;利用某工业园区模拟优化,分析容量、购电成本配置方式。发现工业园区大规模增加光伏发电容量会导致成本过高,需将规模控制在合理范围,且光伏的不确定性会导致系统的投资、运行成本增加,需加强对光伏发电状况的预测,实现系统的最佳配置。

光伏储能耦合发电在我公司绿色矿山建设中的应用

面对国际形势中不断严峻的环保问题,传统资源消耗型制造业的发展模式已经愈发不符合国家长远发展政策和产业绿色低碳的发展需求,而引进诸如光伏、锂电、风电和氢能等清洁能源是目前传统制造业逐步摆脱对外界传统能源依赖的最有效手段之一。光伏和锂电储能这两种新能源的运行原则契合矿山生产主要集中在日间的特性,不仅能够助力绿色矿山建设,并为矿山节省不少的电力成本,且能够提高品牌影响力和有效推动地区新能源产业发展,所以清洁能源引进势在必行。

一种适用于黑启动的光储联合发电系统协调控制策略

为研究光储联合发电系统的黑启动能力,采用孤岛运行条件下光储系统启动厂用异步电动机的方法模拟电网黑启动过程,建立了光储联合发电系统模型及其控制系统。选择储能作为主电源,采用恒压恒频控制平抑光伏系统出力波动,为系统提供电压与频率支撑。考虑到因储能剩余充电容量不足将引起黑启动失败的情况,基于常规MPPT(maximum power point tracking)算法,提出一种负荷跟踪与MPPT相结合的方法,使光伏系统出力充足时有效跟踪负荷变化,无多余功率向储能充电;出力不足时实现最大功率跟踪,联合储能共同为负荷供电,从而减小所需储能容量。仿真结果验证了所提协调控制策略的可行性和有效性,同时验证了光储联合发电系统能够为大电网的恢复提供黑启动电源,具备快速黑启动能力。

光储联合发电系统控制策略

受光照、温度等自然条件影响,光伏电源输出有功功率具有较大的波动性。因此,本身既非恒压源又非恒流源的光伏电源并网运行时会产生一系列问题,如对电网冲击性大、需增加旋转备用容量、难以参与电网调度等。利用电池储能系统来控制有功功率输出,可以使平滑光伏电源功率波动成为可能。研究了光储联合发电系统的运行模式,提出了适用于光储联合发电系统的拓扑结构和控制策略,并对储能用功率转换系统(PCS)进行了分析和设计,最后基于某光伏电站的实际历史运行数据,对所提出的方案进行仿真研究,仿真结果验证了光储联合发电系统控制策略的有效性和可行性,为光储联合运行示范工程提供了一定的理论依据和有力借鉴。

分布式光-储发电系统的双向DC-DC非线性控制

近年来,分布式光-储发电系统正在迅速发展,储能跟踪源-网侧功率指令的能力成为研究热点。首先建立储能系统中非隔离型双向DC-DC变换器在电流连续模式下的仿射非线性模型,并引入电压跟踪参数,得到大信号建模下的非线性状态空间描述;然后,依据状态反馈线性化条件,建立虚拟输出,利用非线性变换映射非线性空间至线性空间,并分析线性空间内二阶经典控制系统的参数对系统性能影响,计算状态反馈系数,完成控制器设计;最后,经数字仿真及实验,证明了所提控制方法可准确、快速地实现功率指令跟踪功能,在电压扰动、负载突变及系统参数不准确等情况下具有强鲁棒性,是正确、有效的。

基于智能算法的光-储发电资源动态调度方法

为优化发电资源调度后剩余资源率较高、输出功率不稳定的问题,提出基于智能算法的光-储发电资源动态调度方法。通过构建的光-储发电系统拓扑结构分配电站功率,分配过程中寻找最佳均衡点,保证光-储发电资源动态调度处于功率均衡状态。考虑均衡状态约束条件,计算功率均衡状态下资源调度最优个体适应度目标函数,明确资源选取约束范围。优化模仿者动态学习智能算法,构建发电资源动态调度模型。仿真结果证明,与传统方法相比提出方法SLA违背率低于25%、剩余资源率低于13%、资源调度后输出功率稳定。

多光储虚拟同步发电机接入多机电力系统的动态交互作用机理分析

随着新能源友好并网技术和储能技术的大力发展,光储虚拟同步发电机将具有广阔的发展前景。然而,多光储虚拟同步发电机与多机电力系统间动态交互作用机理尚未明确,可能引起的振荡问题将给电网稳定运行带来较大风险。首先建立多光储虚拟同步发电机子系统和多机电力系统子系统的状态空间模型及其传递函数模型。然后,建立两个子系统间动态交互作用模型,推导多光储虚拟同步发电机向多机电力系统提供的阻尼转矩,分析其动态交互作用的路径和机理。最后,以多光储虚拟同步发电机接入4机2区系统和10机39节点系统为算例,详细分析光储系统采用虚拟同步控制前后和虚拟同步控制参数对动态交互作用的影响规律,结合系统特征值分析和时域仿真验证分析结论的正确性。

多能互补发电系统故障识别与测距方法

随着大量新能源的接入,使得多端柔性直流系统(modular multilevel converter based multi-terminal direct current, MMC-MTDC)故障特征愈加复杂,快速准确的故障识别与测距是亟需解决的关键难题之一。为此,提出了一种风-光-储-蓄互补发电站经柔性直流输电外送系统故障识别与测距方法。首先,搭建风-光-储-蓄互补发电站经柔直外送系统,在此基础上,提出了一种Teager能量算子能量熵的新方法,利用测量点正负极Teager能量算子能量熵的比值构建故障选极及区段识别判据。接着,针对已识别的故障线路,提出变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与Teager能量算子(teager energy operator, TEO)相结合的故障测距方法。最后,利用PSCAD/EMTDC进行仿真,结果表明所提识别方法可以准确判断故障所在线路,所提测距方法能在故障发生2 ms时间窗内实现故障测距,误差率不超过2.55%,并具有较高的耐过渡电阻能力。

适用于光储联合发电系统的组网型控制仿真分析

组网型控制具有适应弱网、为电网提供惯性的优点,直流母线电压/无功功率控制(DC bus voltage and reactive power control,DCVQ)是一种新型的组网型控制策略。文章基于MATLAB/SIMULIN平台搭建了光储联合发电系统并网的电磁暂态仿真模型,分析了光储联合发电系统在并网时采用DCVQ控制时面临不同的故障情景下的电磁暂态响应,包括并网点处发生三相短路接地和上级电网频率波动。结论证明采用DCVQ控制的逆变器面临变压器低压母线侧三相接地短路时,具有良好的暂态稳定性,但对电池储能系统的要求较高;当电网频率发生变化时,DCVQ的暂态稳定性大大降低。

光储联合发电系统黑启动在建筑备用照明的应用

随着储能设备在屋顶分布式光伏系统中的大规模应用,屋顶光储型光伏电站也可以进行黑启动恢复建筑供电,特别是备用照明设备的供电。在并行恢复的基础上提出了一种基于负载情况的优化黑启动策略。根据负载情况,以同时并网的光储单元个数最小为目标对同时启动的微源个数进行限制,减小系统冲击,使光储系统可以高效、稳定的启动并运行,实现即插即用。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果验证了所提策略能够使光储型分布式光伏电站安全有效的进行黑启动。并对某屋顶有光储电站的写字楼模拟了黑启动对备用照明设备供电的应用方案,根据照明灯具的功率分析确定该方案可行。

光储联合发电系统站级功率控制器及其仿真研究

随着光伏发电技术的快速发展,光伏电站逐渐向百兆瓦级大型化发展。光储联合电站是一种大型并网光伏电站设计方案,可以实现自身有功无功灵活控制,参与电网频率电压调节,提升自身故障穿越能力。本文首先介绍大型光储联合发电系统的典型结构,其次,研究适用于光储联合发电系统的站级功率控制器(power plant controller,PPC)的控制功能与结构,最后,采用电磁仿真软件对光储联合电站PPC的定功率控制与爬坡率控制进行仿真验证。