基于直流微电网的蓄电池储能控制方法研究

【目的】随着全球能源危机的加剧,可再生能源的利用越来越广泛,采用光伏、风能等清洁能源作为电源的直流微电网是未来电网发展的大趋势。然而,直流微电网中普遍存在电源电压波动问题。【方法】笔者分别搭建蓄电池直流斩波器电路的升压斩波电路和降压斩波电路的数学模型进行分析,根据其电路特点,采用电压电流双闭环的PI控制策略;通过对负载电压与阈值电压的比较进行PI控制,最终输出PWM波形控制蓄电池直流斩波器电路进行充放电;通过PLECS仿真软件对直流微电网模型进行仿真验证。【结果】当电源电压升高到540 V时,在0.01 s内将负载电压稳定到额定值400 V;当电源电压降低时,负载电压差值在额定电压的4%以内,保证了直流微电网的稳定性和供电质量。【结论】蓄电池储能装置能够有效解决直流微电网由于可再生能源引起的电源电压波动问题,为直流微电网的供电稳定性和电力用户的用电质量提供理论基础。

基于全寿命周期成本的配电网蓄电池储能系统的优化配置

蓄电池储能具有效率高、使用寿命长、对地理条件要求低等优点,其额定功率和额定容量可以独立配置。以配电网中蓄电池储能系统全寿命周期内总的净收益最大为目标,研究配电网中蓄电池的配置和各时段充/放电值的优化,综合考虑了储能套利收入、政府电价补贴收入、减少电能转运费、延缓电网升级以及全寿命周期成本等因素。建立了蓄电池储能系统配置的混合优化模型,提出一种基于差分进化和预测-校正内点法的混合算法并进行求解。最后,算例测试比较了钠硫电池、全钒液流电池、多硫化物/溴液流电池、铅酸电池和锂离子电池的配置和净收益,分析了影响经济效益的指标,为蓄电池的配置规划提出了建议,并验证了所建模型和求解算法的可行性。

计及缺电成本的用户侧蓄电池储能系统容量规划

在相关研究的基础上,考虑了用户侧电池储能系统在减少用户配电站建设容量和降低购电费用方面为用户带来的经济价值,建立了其降低配电变压器损耗和停电损失的价值模型。同时,考虑蓄电池储能系统的投资成本和运行维护成本,建立了其容量优化规划模型,并用粒子群优化算法进行了求解。

采用区间控制的蓄电池储能电站调峰运行控制策略

蓄电池储能电站(BESS)灵活的运行控制可以很好地满足电网调峰填谷的要求,有效降低负荷波动。本文在负荷预测的基础上,从储能电站充放电量均衡的角度,提出以一个边际负荷值来确定电站充放电运行状态的控制方案。考虑储能电站实际容量限制,将定边际负荷控制改进为负荷区间控制;在确定运行状态的基础上,对实际运行控制提出分时分档匹配的方法,计算储能电站全天充放电功率。针对实时负荷与预测负荷存在偏差的问题,提出了结合储能电站电量预测值对电站实时运行控制进行调整的方法。仿真实验表明了该控制方案的有效性和连续性。

含柴油发电机和蓄电池储能的独立微电网频率分层控制

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组和蓄电池储能系统构成的独立微电网,提出一种新型的频率分层控制方案,建立适合蓄电池储能系统和柴油发电机组不同控制特性的分层控制结构及其协调控制策略,提高了独立微电网频率控制的稳定性和灵活性.在一级控制中,采用改进型下垂控制的蓄电池储能系统,来处理较小变化幅度和较短变化周期的随机净负荷波动,提高独立微电网系统的瞬态频率响应特性和频率质量.在二级控制中,采用改进的柴油发电机PID调速控制,应对较大变化幅度和较长变化周期的系统净负荷波动,实现系统频率的无差控制.最后,通过对东澳岛风柴蓄混合能源独立微电网系统在不同运行条件下的频率控制仿真结果,验证了所提方法的可行性和有效性.

大型蓄电池储能系统接入微电网方式及控制策略

由于风能的波动和负荷的扰动,特别是在孤网运行且风能穿透比较高(或风机停机)时,微电网需要大型储能系统来保证系统电能的稳定性。提出了大型蓄电池储能系统接入的实现形式及其控制策略,分析了蓄电池的特性及功率调节器的工作原理,建立了系统仿真模型,并设计、开发了容量为100kW的实验样机。仿真和实验结果表明,在不同带载情况下,该系统能保证公共供电点(PCC)电压和频率的稳定,谐波含量小,满足供电要求。

结合蓄电池储能系统的STATCOM的电流解耦控制

FACTS装置若与储能系统相结合可扩大运行范围、提高性能、扩展功能、使输电更为柔性化。针对传统STATCOM只能单一的调节无功功率这一不足,提出一种结合蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)的STATCOM,可实现无功功率与有功功率的双重调节,即对系统的四象限补偿,同时直流侧电压基本恒定,无需控制。描述了STATCOM/BESS的工作原理,推导了数学模型。为实现无功功率和有功功率的独立调节,采用旋转坐标系下的电流解耦控制方法,并给出了PI参数的整定原则。仿真与实验结果证明了STATCOM/BESS采用该控制方法可获得良好的动稳态特性,具有理论价值和实际意义。

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的概况综述

带蓄电池储能装置的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率,可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题,并且也可以平抑新能源发电的波动性。本文主要针对STATCOM/BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。

基于可控负荷与蓄电池储能的直流配电网电压波动抑制

为了抑制直流配电网电压波动,提出了一种基于可控负荷与蓄电池储能的综合控制策略。对影响直流配电网电压波动的因素,包括新能源输出功率变化、负荷变动、线路参数变化及新能源接入位置进行了具体分析。当电压波动较小时,利用可控负荷即可抑制直流电压波动,可以减少蓄电池的容量配置及其充放电次数,提高了储能装置的经济性;当电压波动较大时,由于可控负荷的容量有限,需要蓄电池对直流电压波动进行抑制,因此可控负荷需与蓄电池配合控制,并对两者控制参数进行了设计,采用基于扰动观测器的前馈控制,减小了直流电压暂态波动。在MATLAB/Simulink中建立了直流配电网模型并进行了时域仿真,仿真结果表明所提控制策略能够抑制上述因素造成的直流电压波动,提高直流配电网各节点的电能质量。

基于前馈自抗扰控制方法的蓄电池储能控制策略

针对光储微电网系统中蓄电池储能存在抗干扰能力较弱、直流母线电压波动较大、充放电有效性差等问题,提出了基于前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)方法的蓄电池储能控制策略。建立双向DC-DC变换器数学模型,并在传统蓄电池双闭环储能控制的研究基础上,通过在电压环和电流环中分别引入LADRC,并且在电压环中加入前馈控制,从而完善了双闭环控制策略,以实现对蓄电池储能系统中充放电过程进行有效控制。仿真结果表明,所提基于FF-LADRC方法的蓄电池储能控制策略能够抑制直流母线电压波动,并且有效提高蓄电池储能系统的充放电性能和降低储能系统超调量。

风光互补蓄电池储能离网自治发电系统规格设计方法

针对蓄电池储能的离网型风光互补发电系统,探讨系统中各个元件的规格设计,以减轻采用单一光伏发电或风力发电的供需失配;并保证系统在连续自治运行的前提下,优化系统运行并准确估算系统元件规格。仿真研究验证了风光互补蓄电池储能离网自治型发电系统规格设计方法的合理性与有效性。

带蓄电池储能的静止同步补偿器的小信号模型建立及其控制

通过DC/DC双向变换器将蓄电池储能接入STATCOM直流侧,直流侧电容将DC/DC侧和STATCOM侧耦合成一整体。通过建立整体的大信号模型的分析,建立了dq坐标系下基于线性解耦的小信号动态模型,实现了DC/DC侧和STATCOM侧的解耦控制。基于该模型,对DC/DC的电流环控制器,以及STATCOM侧电流电压双闭环与功率前馈相结合的控制器设计,实现了对DC/DC侧充放电功率,以及直流侧电容电压稳定输出的控制。并通过Matlab/Simulink仿真验证设计的正确性。

风力发电蓄电池储能系统的建模与仿真

为了风电运行人员能更好地掌握蓄电池储能系统的理论知识,模拟分析其运行情况,分析了蓄电池储能系统的工作原理及其数学模型,利用Matlab/Simulink软件搭建了蓄电池储能系统的仿真模型,并在阵风、渐进风和随机风3种风模型下,对其进行仿真分析。仿真结果表明:该仿真模型是正确、有效的。

蓄电池储能运行控制对有源配电网影响研究

针对分布式发电及大量接入电动汽车对有源配电网功率和电压质量影响日益严峻的问题,首先从储能容量及功率、日负荷曲线特性和单位时间角度分析了影响区间控制的因素,提出了一种改进区间控制的储能出力模型来解决蓄电池储能电站一个周期内多次充放电问题;进一步,基于随机变量相关性的点估计概率潮流算法以分析分布式发电、电动汽车及储能电站接入配电网对电压水平的影响;最后,针对含蓄电池储能电站的改进IEEE-33节点有源配电网系统进行仿真分析,实验结果验证了接入储能电站可以有效地降低系统功率及电压波动.

基于转子动能控制和蓄电池储能系统共同作用的风电调频策略

大量风机采用电力电子变流器的方式并网,使得风机与系统解耦,不具有像同步机一样的调频能力。采用转子动能控制增加系统的惯性,控制转速释放转子中的旋转动能为电网频率提供动态支持。同时引入响应速度快、规模灵活、能量密度大的蓄电池储能系统,弥补转子动能控制的不足。利用蓄电池储能系统快速吐纳能量的能力,抑制频率波动,减小系统的稳态频率偏差,提高动态频率响应能力。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory平台对该控制策略进行了仿真研究,验证了该策略的合理性和有效性。

光伏发电和蓄电池储能混合发电系统的经济性分析

对我国台湾省南部一电力公司为用户安装的光伏发电和蓄电池储能(PV-BESS)混合发电系统进行成本分析,其中考虑的因素包括:负荷特性、系统使用费用(如高峰、低谷时的充电费用)、PV-BESS参数及投资和运行成本等。给出成本分析计算公式,并对经济灵敏度分析方法做了介绍。

基于PLC的有色金属车间蓄电池储能控制系统设计

为了提高有色金属车间加工机械蓄电池储能控制系统的可靠性,使得系统使用方便、接线简单、整体性增强,将可编程控制器(PLC)应用于蓄电池的储能控制系统中,绘制电气接线图,进行PLC的选型和系统的I/O分配,并绘制PLC的控制流程图,在确定系列的子控制流程的基础上编写了梯形图,实现了有色金属车间蓄电池储能系统的PLC控制设计。

离网自治型蓄电池储能风力发电系统规格设计

在传统蓄电池储能离网风力发电系统结构基础上,去除泻荷装置,在保证风力发电系统自治、连续不间断运行的前提下,分析系统能量控制方法,给出系统中各组成元件规格的设计方法,主要包括风电机组尺寸及蓄电池容量的设计,以期减小自治离网系统尺寸,降低系统成本。选取香港和丹麦两地进行案例研究,依据所提规格设计方法进行系统尺寸设计,仿真结果表明:两地系统都实现了全年能量供需平衡,设计出的风电机组尺寸和蓄电池容量为两地实现连续、自治、不间断运行前提下的最小配置,从而验证了所提蓄电池储能离网自治型风力发电系统规格设计方法的合理性与有效性。

蓄电池储能双向DC/DC变换器的设计

为了研究蓄电池的充放电特性,利用性价比高的MSP430F149单片机作为中心控制芯片,采用脉冲宽度调制(PWM)控制方法,搭建了一个蓄电池储能实验装置。该装置由双向DC/DC变换电路、测控电路、开关保护电路、开关管驱动电路、彩屏显示电路、电源电路组成,该装置实现了对电池恒流充电、恒压放电、过充保护、电路中电流电压彩屏显示等功能。该系统具有操作简便、测试方便和成本低廉的特点。

蓄电池储能削峰填谷的简便算法

为使电池储能应用于电网削峰填谷,提出了蓄电池储能削峰填谷时的优化模型以及求解这种模型的简便算法。该算法中蓄电池充放电时可以用最大功率进行,并能方便地求解蓄电池一天充电一次、多次放电的情况。实际例子表明,该算法有效、可行。