基于Stacking融合模型的PHEV复合储能系统实时能量分配策略

为了解决插电式混合动力汽车单一电池低比功率、无法响应暂态功率需求的问题,设计了电池和超级电容并联式复合储能系统。同时针对采用动态规划法优化负载电流分配时缺乏实时性的问题,利用不同驱动工况下动态规划优化的结果构成训练集进行训练,并综合GRU网络以及XGBoost算法,提出了一种Stacking集成学习框架下多模型融合的能量分配策略。仿真结果表明,与仅使用单一电池的储能系统相比,基于Stacking融合模型的实时能量分配系统在UDDS和US06两种循环工况下,电池峰值电流分别降低了48.7%和50.8%,有效削弱了电池的峰值电流,提升了电池的整体性能。

船舶复合储能的混动系统能量管理策略研究

以并联复合储能的船舶柴电混合动力系统为研究对象,基于Matlab/Simulink对柴油机、可逆电机、动力电池、超级电容、电源转换器等建立仿真模型,在此基础上开发了基于逻辑规则的能量管理策略。针对港口拖轮工况波动频率高、幅度大等特点,分别研究在不同的动力电池初始电池荷电状态下,纯柴油机驱动、柴油机-电池混合驱动、柴油机-电池-电容复合储能驱动等动力系统架构的柴油机油耗、储能系统的等效油耗、系统的总油耗以及氮氧化物的排放。结果显示,在拖轮典型工况下,采用柴油机-电池-电容复合储能驱动的系统总油耗相比纯柴油机驱动形式的油耗平均低6.63%,比柴油机-电池混合驱动形式平均多降低11%的油耗,氮氧化物排放量减少8%。

基于超级电容及锂电池的复合储能系统控制策略研究

本文提出了一种基于超级电容及锂电池的复合储能系统控制策略,用以优化船舶电网中高频负荷突加突卸带来的系统电压波动影响。文中根据不同储能介质的充放电特性,优化不同储能介质功率分配策略,并开展了优化前后控制策略在高频阶跃型负荷系统中的响应特性分析。最后通过复合储能的样机系统,验证优化后功率分配策略的可行性,证明了所提优化控制策略在船舶电网可执行性。

自治型微电网群多元复合储能系统容量配置方法

针对自治型微电网(简称微网)群及其子微网能够离网运行,且能在极端条件下保持稳定运行的特点,分析了微网群和子微网中累计的不平衡能量在子微网最大允许连续离网运行时间、微网群最大允许连续离网运行时间、极端条件下系统期望稳定运行时间下的变化特性。考虑能量型储能系统补充最大能量缺额和吸收最大的过剩能量、功率型储能系统平抑最大功率波动,提出了微网群主储能系统和子微网储能系统中不同类型储能系统的容量配置方法。对于给定的最大允许连续离网运行时间和极端条件下系统期望稳定运行时间指标,所述方法可计算微网群最小的储能系统容量,且不需要进行大量的时域仿真,针对性强,简单易行。方法应用于广西涠洲岛微网群示范工程设计,通过计算负载失电概率证明了容量配置能够满足系统可靠性要求,验证了该方法的有效性和正确性。

风电场复合储能系统容量配置的优化设计

依据风电场复合储能系统的功能和工作特性,提出了一种复合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)容量的优化配置方法,使其在满足平滑风电功率波动等技术性能的同时,还能满足系统的经济性要求。首先,提出了一种能够定量反映功率曲线平滑度的判据标准。其次,建立了复合储能系统特性参数–风电功率平滑度的短期神经网络模型,并在此基础上综合考虑了复合储能系统的技术性能和经济性能,建立了反映复合储能系统特性参数–风电功率平滑度、复合储能系统成本特性的长期数学模型。最后,通过遗传算法对该模型的目标函数进行寻优,从而得到复合储能系统最佳的特性参数组合。算例分析表明所提出的方法是合理、有效的。

基于电池寿命的复合储能系统参数优化及能量管理

为延长锂离子电池的使用寿命,提出了一种复合储能系统(HESS)参数优化及能量管理方法。以某混合动力电动汽车(HEV)为目标,利用工况条件下电池寿命模型的动态规划算法,对一个复合储能系统HESS进行参数优化,得到最低成本下的锂离子电池和超级电容参数。以车速、整车功率需求、超级电容能量状态(SOE)为输入,设计了模糊控制器,对该HESS进行能量管理。对一个自行设计的样机进行了实验验证。结果表明:加入超级电容后,在新欧洲行驶循环(NEDC)、美国城市机动车行驶规程(UDDS)、欧洲经济委员会(ECE)等法规工况下,该电池寿命分别延长了18.0%、31.2%、38.3%,每km成本下降了17.2%。

多元复合储能系统及其应用

现代电力系统中,储能技术的作用日益凸显.然而,就目前储能技术的发展而言,没有一种储能装置可以同时满足电网多方面需求.主要研究多元复合储能系统及其在电力系统中的应用,通过合理组合和配置不同类型的储能装置,使其拥有优于单一储能方式的理想性能.并对比分析几种典型储能装置的性能参数、技术优势及发展现状.从应用场合、配置方式、拓扑结构以及经济性等方面入手,重点研究多元复合储能类型的配置及构建,提出多元复合储能系统的能量管理策略.

改进的光热复合压缩空气储能系统设计方案及其仿真分析

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制2个方面开展稳态与动态研究,分别建立了稳态热力学模型和膨胀发电机最大效率转速模型。搭建了ST-CAES并网发电系统的动态仿真平台,仿真分析表明,采用压缩空气先由回热系统预热、再经太阳能集热系统加热的技术路线可进一步提升系统的储能效率;采用双PWM变流器接入电网的控制策略,可在满足负荷功率需求的前提下,实现膨胀发电系统最大效率运行。

改善风电输出功率特性的复合储能系统优化配置

随着储能技术的快速发展,为风电场配置合适的储能系统成为解决风电功率随机性和波动性问题的重要途径。与单一储能相比,不同类型储能的联合应用在技术经济方面更具优势。提出了量化风电功率输出要求的风电功率波动特性指标。以该指标和基于动态滤波时间常数的功率分配方法为基础,以风电功率输出要求和复合储能系统技术经济要求为约束条件,建立了电池和超级电容相结合的复合储能系统双层优化配置模型。采用嵌套粒子群算法对上述模型进行求解,所得优化配置方案能使储能系统投资成本或年均综合成本最小。最后,通过算例分析验证了所提指标和模型的正确性和有效性,并对特性指标、储能形式、目标函数变化给配置结果带来的影响进行了讨论。

链式电池储能系统的荷电状态复合均衡控制策略

针对链式电池储能系统相间荷电状态(SOC)不均衡问题,在详细分析链式储能系统功率模型的基础上,提出了一种结合零序电压和负序电压注入的新型复合SOC均衡控制策略。此控制策略兼顾了储能装置的输出性能、相间SOC均衡能力和电能质量,均衡过程能够实现平滑过渡,对系统无扰动。实验样机的运行结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。

风光复合发电系统中储能单元的容量优化设计

为了更好地解决风光复合发电系统中储能单元的容量优化问题,利用蓄电池储能与飞轮储能的互补特性,将二者综合考虑,以最小成本为优化目标,系统性能指标为约束,应用基于随机模拟的遗传算法,进行容量的组合优化设计。研究结果表明,该方法是合理且有效的。

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。

复合储能型保安电源系统控制策略与仿真

为了实现重要负荷的安全可靠供电,并减少冲击性负荷对电网的影响,提出一种基于超级电容和蓄电池的保安电源系统。首先,给出保安电源系统的拓扑结构,并建立保安电源系统的数学模型;然后,重点研究了保安电源系统的系统协调控制策略。通过检测电网状态、负荷容量和复合储能的荷电状态,综合确定各个变换器的工作模式,并根据不同工作模式的控制目标,提出了直流变换器和电压源型换流器的控制策略。通过在Mat.lab中对保安电源系统几种典型工况仿真,验证了系统功能和控制策略。

燃料电池船复合储能容量优化与配置经济性分析

复合储能系统可改善由船舶负载功率波动引起的燃料电池寿命损耗问题,但配置成本限制了其在燃料电池船上的广泛应用。为合理配置储能容量,使船舶动力系统设计具备长期的可靠性,提出了一种计及复合储能系统全寿命周期的容量优化配置方法。在构建各电源系统模型的基础上,建立包括购置成本、维护成本、置换成本和能耗成本的复合储能系统全寿命周期成本模型,并采用雨流计数法来评估储能的置换成本。最后依据“Alsterwasser”号燃料电池船的典型功率需求数据,以储能设备的容量参数、燃料电池的输出功率和电源系统的运行参数为优化变量,采用灰狼优化算法进行求解。通过不同储能类型和优化目标下的配置方案对比,验证了所提方法的经济性。

复合储能控制系统在钻机制动能量回收中的应用

石油钻机在工作过程中由于制动能量无法回收利用,造成了能量的巨大浪费。采用储能单元可以在电机制动时回收能量,在电机负载增加时作为辅助动力源进行电能补充。然而,这类设备的储能单元易损坏、整体采购成本高,不利于在石油钻井行业推广应用。鉴于此,对钻机原有电控系统进行扩展,加入控制单元和储能单元,提出制动能量回收利用方案和复合储能单元的改良设计,并设计了该系统的控制策略、保护策略和储能单元的模糊控制。通过实际应用证明该系统可以改善电能的质量和降低生产成本,对制动能量的有效回收利用效果明显。最后指出该复合储能控制系统在石油钻井行业的应用前景十分广阔。

基于工况预测的复合储能系统功率分配策略研究

本文中提出了一种基于工况预测的复合储能系统自适应神经模糊功率分配策略,采用马尔可夫链模型对汽车未来的运行工况进行预测,得到的车速预测结果,作为自适应神经模糊控制器的一个输入,经自适应神经模糊控制器处理后得到功率分配值。实验结果表明,采用自适应神经模糊控制的复合储能系统功率分配策略可明显提升电池寿命,降低综合使用成本。

带有滑行能量回收的怠速启停系统复合储能控制策略研究

对滑行能量回收控制流程进行了分析,并在ADVISOR上进行二次开发,建立了带有滑行能量回收的复合储能系统仿真模型。提出了能量管理的模糊控制策略,并在城郊道路循环工况中进行仿真,仿真结果表明:该模糊控制策略能降低大电流对蓄电池的冲击、减少蓄电池放电次数、延长蓄电池使用寿命,提高了整车燃油经济性能。搭建试验台架利用惯性飞轮模拟汽车滑行能量回收电机发电,验证复合储能系统回收及利用效果。

基于自适应粒子群优化算法的串联复合涡轮储能优化策略

针对发动机串联复合涡轮发电系统储能困难等问题,提出了一种基于自适应粒子群优化(SAPSO)算法的最大功率点追踪(MPPT)方法,增强发电系统功率的捕获能力。此外,采用混合储能系统(HESS)替代单一蓄电池储能,实现电能的高效、稳定存储。通过Matlab/Simulink软件,建立了基于发动机串联复合涡轮发电的储能优化控制仿真模型,对比分析了不同控制方法在设定工况下的功率追踪性能以及混合储能系统的储能特性。仿真结果表明,相较于传统扰动观测法(P&O)控制方法,在所提的SAPSO-MPPT方法下,发电功率提高了190 W,响应时间缩短了0.15 s。同时,HESS能够有效追踪母线上的需求功率,电能回收效率高达95.3%。最后,基于Y24型改装发动机台架搭建了串联复合涡轮发电系统实验平台,对所提储能优化控制策略的节油潜力进行了实验验证。结果表明,SAPSO-MPPT+HESS储能优化策略能够有效提高排气能量回收效率,优化后系统总热效率比原发动机提高了提高0.53个百分点。

纯电动汽车复合储能系统能量管理策略

针对纯电动汽车单电池系统功率密度低、大电流充放电能力差等问题,设计了锂电池-飞轮电池复合储能系统,提出了基于工况识别的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略,将需求功率分解成低频成分和高频成分,并分别将其分配给锂电池和飞轮电池。最后,将所提策略与逻辑门限能量管理策略进行比较分析。结果表明:所提出的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略可以有效减缓锂电池受到的峰值电流冲击,延长其使用寿命,增强纯电动汽车的整体性能。

基于凸优化方法的复合储能系统能量管理

为了延长动力电池的使用寿命并提高电动公交客车的整体运行能效,提出了一种以超级电容充放电深度作为优化目标的凸优化方法,以解决带有半主动复合储能系统的电动客车的能量优化分配问题。在中国城市公交道路工况的基础上,从综合能效、动力电池输出功率均方差及容量衰减方面,对比分析了本优化方法与基于规则方法的功率分配策略。结果表明:基于凸优化功率分配方法的综合能效为84.2%,动力电池输出功率的均方差为10.3 k W。在40℃条件下,100个循环工况后动力电池容量衰减为0.40%。较之基于规则的功率分配方法,本文方法的综合能效提高了0.4%,动力电池输出功率的均方差降低了52.8%,容量衰减降低了53.6%。