独立光伏-混合储能系统功率分配策略

为解决农村独立光伏系统中光伏出力与负荷功率之间的不平衡问题,可采用包含锂电池和超级电容的混合储能系统对其进行补偿。提出一种基于超级电容荷电状态(state of charge,SOC_(sc))的非线性协调功率分配策略,通过优化设计P_(bat.ref)-SOC_(sc)关系曲线,实现电池功率在不同SOC_(sc)范围内的平滑切换,达到降低电池寿命损耗、优化系统经济性的目的。在MATLAB/Simulink中进行了仿真分析,结果显示应用所提出的策略,一日充放周期内电池平均SOC为49.9345%,寿命损耗值为9.2365×10^(-5),相比于传统方法,该策略能够进一步延长独立光伏-混合储能系统的使用年限。

具有混合储能的独立光伏风能供电系统的规模优化

讨论了具有混合储能的独立光伏风能供电系统的规模优化问题,提出了一种新的技术用于优化储能系统外的多源电力系统曲线,研究了各种能源的建模和构成,有效实现了能源的优化。本文的研究目标是最小化需求的供电概率损失(LPSP),此外,成本最小化也是本文的另一个研究目标。使用遗传算法解决了相关问题,实现了系统的可靠运行。通过实验验证了本文算法的有效性,并将其优化结果与多目标粒子群优化结果进行了比较。

基于指数分布优化器的混合光伏-温差系统最大功率点跟踪

为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间,由于随机性,算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition,PSC)下陷入局部最优,并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港地区四季实际算例4个部分,并与其他5种算法进行对比分析,以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明,采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能,尤其是在春季低辐照度的条件下,EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm,DA)、增量电导法(incremental conductance method,INC)、扰动观测法(perturbation observation method,P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。

基于模型-数据联合的光伏-光热系统储能量预测

提出一种模型-数据联合预测方法,通过机理分析建立对象动态模型,并引入未来太阳辐射强度、用户负荷预测数据进行即时模型预测,通过注意力机制改进的卷积-长短时记忆混合神经网络建立数据预测模型,并引入历史数据进行滚动数据预测,然后利用卡尔曼滤波器对2种预测模型的输出结果进行融合,实现储能量的联合预测。结果表明:联合预测兼具2种方法的优势,能很好地解决储能量预测误差随时间累积的问题,并能够及时表征气象因素突变和系统运行方式改变时储能量的变化情况,在各种天气状况下均具有良好的预测精度。

基于混合储能的光伏微电网调控系统设计与实现

随着可再生能源技术的快速发展,光伏微电网作为一种高效利用太阳能的系统受到了广泛关注。光伏微电网系统能够在分布式网络中实现能源的自给自足,但由于太阳光照的间歇性和不确定性,这种系统面临着稳定性和供电连续性的挑战。文章设计并实现了一种基于混合储能的光伏微电网调控系统,通过研究光伏发电的间歇性和混合储能管理的复杂性,提出一系列协调控制策略。详细讨论系统构建、遗传算法及模糊逻辑在调控策略中的应用,并通过技术测试验证所提系统设计的有效性和实用性,展示其在实际操作中提高能源利用效率和系统稳定性的潜力。

计及混合储能寿命损耗的光伏功率平抑策略

针对光伏大规模并网产生的功率波动问题,提出了一种计及混合储能寿命损耗的光伏并网功率平抑策略。该策略根据光伏功率与并网功率波动允许范围的关系确定混合储能动作状态及功率指令,实现了光伏并网功率波动的平抑;然后建立了关于混合储能系统功率协调控制的多目标优化模型,并利用带精英策略的快速非支配排序遗传算法求解该模型;最后对平抑及功率协调控制进行了仿真验证。与传统平抑策略相比,所提策略在实现光伏并网功率波动平抑的基础上,有效降低了混合储能系统的寿命损耗与运行损耗。

独立光伏发电系统中混合储能系统的优化配置策略

太阳能光伏发电作为我国新能源的技术应用,正在蓬勃兴起.由于太阳能间歇性、波动性和不稳定性的缺点,给太阳能光伏发电的应用与推广带来了诸多困难.为提高太阳能光伏发电的可靠性,保证供电质量,必须对太阳能光伏发电进行储能和放电控制,建立独立光伏发电系统,以实现日夜供电.独立光伏发电系统的设计,需要考虑工作环境、工作状态以及工作元件等诸多因素,并建立数学模型.本研究结合蓄电池和超级电容器的充放电特性,合理配置和规划蓄电池和超级电容器的容量数量比,并以储能系统的全寿命周期作为经济目标,建立独立光伏发电系统可靠性指标约束模型.

考虑风-光-储协同的电池储能系统综合评价体系和选型方案研究

针对不同类型电池储能系统的选型规划和充放电功率分配难以协调其技术性、经济性和环境性的问题,提出一种考虑风-光-储协同的电池储能系统综合评价体系,进而对电池储能系统充放电策略进行优化并选型。首先,建立电池储能系统全寿命周期内的效益模型,采用模糊层次分析法对上述电池储能系统的效益模型进行分层分析,将其划分成不同的准则和指标,并计算出其相应的权值;其次,建立风-光-储协同下电池储能系统的充放电功率优化模型,并将上述权值与电池储能系统全寿命周期内的经济性、技术性和环境性相结合,确定目标函数;再次,提出一种灰狼优化算法和莱维飞行策略相结合的混合优化算法,对电池储能系统一天内每小时充放电功率的分配进行优化,并得出电池储能系统的荷电状态曲线;最后,基于新疆某地的气象和负荷数据分析对比5种电池储能系统经济性、环境性和技术性的各项指标,根据算例结果为电池储能系统的综合选型方案和充放电功率分配提出建议,并验证所建模型的可行性和求解算法的优越性。

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。

考虑混合储能的光伏接入微电网发电功率平抑自动控制方法

针对太阳能微电网电源的动态变化特性,建立混合储能(超级电容器和储能)的数学模型,并在此基础上研究新型的最大电能跟踪方法,利用双向DC/DC的能量转换,实现电网的电能平衡。研究表明,经过高效调控的混合存储系统,在照明条件发生急剧改变或缓变时,均能够确保系统的出力平稳,最大功率跟踪方式可实现太阳能电池的工作状态的稳定调控,保证太阳能电池在有阳光的情况下始终处于最佳工作状态。由此可见,混合储能可充分发挥蓄电池与超级电容器的优势,使光伏系统接入微电网输出功率得到有效平抑。

基于广义目标级联法的多牵引变电站光伏-储能协同规划配置

为铁路牵引供电系统中牵引变电站接入光伏等新能源以及储能,是积极落实能源交通绿色融合发展战略的手段之一。协同规划各个牵引变电站的新能源储能容量,能够有效提升较长距离牵引供电网络的绿色化水平。该文以融通型牵引供电架构为基础,以“规划+运行”为基本思路,提出多牵引变电站光伏-储能协同规划配置方法。首先对负荷侧数据进行处理,同时建立光伏出力的概率模型;其次以经济性最优建立单牵引变电站优化规划模型,并采用广义目标级联(G-ATC)法,考虑投资、运行成本最小及弃光成本最小,构建同一铁路沿线多座牵引变电站的协同规划模型,对多站点进行协同规划配置;最后针对得到的协同规划配置方案进行了运行模拟,并以某货运铁路为例进行分析。结果表明,该方法能够合理、高效地完成多站点新能源-储能规划配置并满足系统运行需求,为既有基于融通供电型的牵引供电系统升级改造提供了可行方案。

一种基于混合储能改善跟踪光伏发电出力特性方法的研究

光伏输出受天气影响具有较大波动性,若直接接入电网则会对电网的电能质量造成严重影响。为减轻光伏电站并网功率对电网的影响,提出了一种基于氢与电池混合储能改善跟踪光伏发电出力特性的方法。首先,利用高斯函数逼近光伏预测功率,形成光伏次日出力计划,并根据次日凌晨电池SOC大小和氢储能调节灵活性对出力计划进行修正。考虑氢储能和电池储能运行状态,设计了包含有主调度和协调调度的实时调度方案。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

基于VSG的光伏及混合储能系统功率分配与虚拟惯性控制

在基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光伏及混合储能系统中,不同类型的储能之间存在协调配合问题,其荷电状态(SOC)也与VSG的控制策略密切相关。针对该问题,提出了一种基于VSG的光伏及混合储能系统的协调控制策略。在逆变器直流侧引入混合储能系统,并基于VSG控制原理对其进行功率分配。根据储能SOC与VSG虚拟惯性之间的定量关系,设计了一种改进的虚拟惯性自适应控制策略,并给出相关参数的选取原则,在改善系统输出频率和功率动态响应的同时,对储能SOC进行控制。基于MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明所提控制策略可以有效改善系统电压和频率的稳定性,实现混合储能之间功率的合理分配,提高储能的充放电性能并延长其寿命。

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行,目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术.通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置,进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷,提高光伏渗透率.因此,建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型,该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标,以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量,尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束;进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型,并利用商业规划求解器CPLEX进行求解.算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%,且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.

基于多元宇宙优化算法的混合光伏-热电系统MPPT设计

混合光伏-热电(centralized hybrid photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统在部分遮蔽(partial shading condition,PSC)条件下呈现多个局部最大功率点(local maximum power point,LMPP)。采用多元宇宙优化算法(multi-verse optimization,MVO),用于PV-TEG系统在PSC下的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)。MVO通过平衡全局搜索和局部搜索,有效识别多个LMPPs中唯一的全局最大功率点(global maximum power point,GMPP),避免搜索结果陷入LMPP,以提高发电效率和能源利用率。算例仿真结果表明:基于MVO的MPPT可以在更短的时间内收集到更高的功率,实现功率波动最小。

混合储能系统在独立光伏发电系统功率平衡中的应用

提出了将能量密度大、环境友好的磷酸铁锂电池和功率密度高、循环使用寿命长的超级电容组合,构成混合储能系统应用于独立光伏发电系统。以优化系统可靠性及运行状态为目标,设计了控制结构和控制方式。对系统进行仿真分析,结果表明,在光伏电池输出功率存在波动且负载发生脉动的情况下,储能系统能迅速平衡系统瞬时功率,维持系统可靠运行。

超级电容器蓄电池混合储能独立光伏系统研究

建立了混合储能系统的数学模型,对系统性能的提升进行了定量分析。提出了一种无源式并联储能方案,并应用于独立光伏系统中,仿真和实验结果表明,在光伏系统的发电功率和负载功率脉动的情况下,蓄电池的充放电电流比较平滑。合理配置超级电容器组的容量,可以减少由于日照量变化所导致的蓄电池充放电小循环次数。对解决光伏等可再生能源系统中蓄电池储能的问题,具有现实意义。

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。

独立光伏系统中超级电容器蓄电池有源混合储能方案的研究

超级电容器与蓄电池混合使用,可以充分发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长的优点,大大提升储能系统的性能。针对独立光伏系统的特点,设计了一种有源式混合储能方案,建立了系统的模型和控制环节。实验结果表明,在光伏发电功率和负载功率脉动时,蓄电池能够工作在优化的充放电状态,并能够有效地减少充放电小循环次数。对解决光伏等可再生能源系统中的储能问题,具有现实可行性。

基于新型混合储能结构的独立光伏发电系统

针对独立光伏发电系统特殊的工作情况,提出一种基于新型双向Buck变换器的有源式混合储能方案。建立系统模型,给出系统能量管理和控制策略。仿真和实验结果表明:所提出的混合储能方案能充分发挥超级电容器的优势,有效改善蓄电池的工作状态,延长其使用寿命,特别适合于负载功率脉动频繁的独立光伏发电系统。