基于浸入与不变理论的电动汽车快充站飞轮储能系统非线性控制策略

为更好地补偿快充站直流侧母线电压跌落并限制电网功率爬坡率,提出1种基于浸入与不变理论的直流快充站飞轮储能系统非线性控制策略。首先,考虑快充站供电系统功率平衡关系,分析飞轮储能传统控制策略下充电负荷接入瞬间引发的冲击特性,确立直流母线电压稳定为优化目标;然后,考虑快充站母线电压控制效果和储能出力电流控制精度,建立飞轮储能的仿射非线性模型,利用浸入与不变理论构建流形面及控制律以提供快速响应充电负荷电流突变和飞轮转速变化的能力,并设计储能系统充放电控制策略;最后,搭建仿真模型对单/多台电动汽车接入下不同控制策略进行对比分析。结果表明,所提控制策略可有效抑制电动汽车接入及飞轮转速变化对母线电压的影响,缓解对配电网的冲击。

含EV充换储一体站的交直流混合配电网优化运行

为了促进电动汽车产业的进一步发展,构建了计及充换储一体站(CSSIS)的交直流混合配电网多时间尺度优化调度模型。首先,基于快充用户行为和城市交通特征分别构建了充电站模型和换电站模型,再结合储能电站模型完成了CSSIS建模。然后,在计及CSSIS、微型燃气轮机和可再生新能源等接入的交直流混合配电网中,构建了优化调度模型。为降低预测精度误差的影响,采用了多时间尺度协调优化策略处理。该模型属于非线性非凸混合整数规划问题,采用线性化和二阶锥松弛方法将其转化为可用商业求解器处理的混合整数二阶锥凸优化模型。最后,以改进的IEEE 50节点系统为例进行了仿真分析,仿真结果验证了交直流混合配电网形式具有更强的适应性,以及CSSIS具有高效参与电网优化运行的能力。

电动汽车直流与交流充电桩技术研究

发展充电桩技术能够支撑电动汽车产业发展,助力实现双碳目标.直流与交流充电作为两种主要补能方式,对充电技术行业的发展起着重要作用.文章基于电动汽车充电桩的特点,对直流充电桩与交流充电桩的电气原理进行分析,介绍了充电桩充电过程及各结构功能,并研究了其未来发展方向.

基于混合储能技术的光储式充电站直流微网系统协调控制

基于混合储能的电动汽车充电站直流微网协调控制技术的研究对于维持直流微网母线电压的稳定、提高微网系统的经济效益都具有重要意义。提出了以飞轮和蓄电池混合储能作为光储充电站直流微网系统的储能形式,其中飞轮用于平滑高频功率波动和部分低频功率,蓄电池用于平衡基准功率以维持母线电压平滑稳定。并设计了直流母线5层电压(分层)协调控制策略,实现了微网系统中光伏发电、电动汽车充放电、负荷功率需求的协调控制。针对孤岛运行和并网运行中的5种不同工况,在Matlab/Simulink软件平台上对所提出的控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,在所有工况下,所提控制策略都能使直流母线电压在不同电压层间有效切换,维持光储充电站直流微网系统的直流母线电压平衡,实现了整个系统的灵活、可靠运行,因此该控制策略具有可行性和有效性。

含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网韧性提升策略

近年来,频发的极端事件给配电网带来了巨大损失,因此配电网韧性提升极为重要。随着分布式光伏、储能及电动汽车等直流源荷的大量增加,城市配电网的形态正在从交流向交直流混合配电网转变。直流线路具有互联灵活的优势,能够打破交流配电网辐射状运行瓶颈实现灾后灵活组网,可有效提升配电网韧性。针对含光储充一体化电站的城市交直流混合配电网,提出一种能够充分考虑柔性直流互联特性与调控能力的供电恢复策略。首先,考虑灾后关键负荷与就地资源分布,提出了以直流线路为核心的应急供电恢复拓扑生成方法;其次,基于交直流恢复拓扑,建立了一种配电网两阶段韧性提升优化模型,第1阶段以最大程度保障重要负荷供电为目标优化负荷恢复次序,第2阶段以网络损耗最小为目标优化光储充一体化电站应急电源功率。算例结果表明,所提策略能够充分利用直流灵活互联能力及光储充一体化电站功率支撑能力恢复关键负荷,两阶段故障恢复方法具有良好的可行性与适应性。

互联系统电磁暂态交互作用研究,Ⅲ:交流侧对直流侧的影响

我国电力系统正在形成交直流互联的巨大网络,交直流系统操作及故障、直流换流阀的动作、负荷变化产生的ns、μs、ms级的电磁暂态将在直流系统和交流系统中交互作用,交直流互联系统的电磁暂态交互作用可对交流系统和直流系统构成危害,特别是导致直流系统的换相失败及闭锁等严重事故。鉴于此,在已有的能比较准确反映交直流互联系统关键元件电磁暂态特征的宽频特性模型基础上,在PSCAD/EMTDC平台上建立计算模型,揭示交流系统对直流侧的电磁暂态传递机理及影响规律。结果表明,交流电网对直流系统的电磁暂态影响较严重,换流站330 kV交流母线的出线发生三相短路故障时,直流极线对地、换流阀两端的过电压达到了1000 kV,超过了绝缘保护水平的设计值。该研究为分析交、直流互联系统电磁暂态交互作用打下了基础。

含电动汽车充电站的新型直流配电网研究

提出了一种含电动汽车充电站的新型直流配电网。根据光伏电池、固体燃料电池、风机3种分布式发电单元的物理特性进行仿真建模,并设计了简单可靠的并网方式,极大降低了分布式发电并网的费用。将电动汽车充电站作为直流配电网的平衡节点与交流配电网相连,利用其中的换流装置和蓄电池组实现了能量互换,节省了储能装置的投资。设计了交流与直流隔离器,使交直流同线馈送成为可能,节省了输电线路投资建设的费用。提出了基于这种新型直流配电网的3层控制方法。PSCAD/EMTDC仿真验证了该系统的可行性,表明该控制方法能够保证系统可靠供电和最大限度地利用分布式发电,便于能量交互,实现经济最优调度。

电动汽车充储放电站可逆充电机控制策略

为充分发挥电动汽车充储放电站与电网的能量双向流动特性,对站内可逆充电机进行建模,并提出相应的控制策略研究。可逆充电机由PWM整流器和双向DC/DC变换器构成,其中可逆PWM整流器采用前馈解耦的电压电流双闭环控制;为延长电池寿命,双向DC/DC变换器充电采用先电流再电压闭环的二阶段控制,而放电则采用电流闭环控制策略。通过可逆充电机建模以及充、放电过程的仿真表明,提出的控制策略能实现低谐波的能量双向流动,且具有抗负载波动的鲁棒性以及较高的电池充放电速度。

地铁牵引供电系统中高速飞轮储能系统控制研究

针对地铁牵引供电系统中列车再生制动能量浪费问题,提出采用高速飞轮储能系统进行循环利用再生制动能量。在分析直流牵引网电压波动的基础上,采用一种基于直流牵引网电压的高速飞轮储能系统充放电控制方法来实现地铁牵引供电系统中高速飞轮储能系统(FESS)的有效运行。在MATLAB/Simulink中构建含高速飞轮储能系统的地铁列车起动与制动仿真模型,包括同一区间内两列地铁列车同时起动和同时制动两种工况,并对所提飞轮储能系统控制方法进行仿真验证。为进一步验证所提方法的有效性,首次在国内某地铁牵引站内安装高速飞轮储能装置进行现场应用试验,采集高速飞轮储能系统相关数据。实测数据表明,所提控制方法能够实现地铁牵引供电系统中高速飞轮储能系统的稳定运行。

规模化电动汽车负荷的柔性台区协同经济调度

提出了一种基于柔性台区场景并考虑规模化电动汽车快充负荷的经济调度方法。首先,给出了柔性台区的定义、基本结构与应用前景;其次,以运行成本最小为目标函数,研究了目标函数的多重意义与负载率的均衡条件,建立了以功率平衡、储能充放电次数、变压器负载率等为约束条件的经济调度模型;然后考虑不同区域的快充需求,实现电动汽车负荷模拟,获知充电负荷曲线,进而求解运行成本。最后采用南京市某地区柔性台区工程作为算例,讨论分析了不同充电规模下,调度前后的设备运行结果及经济成本,验证了经济调度方法的可行性、负载率均衡条件的正确性以及柔性台区方案的优越性。

电力行业智慧能源站交直流微网系统设计研究

按照国网公司打造“三型”(枢纽型、平台型、共享型)企业、建设“两网”(坚强智能互联网、泛在电力物联网)的要求,基于“多站合一”的建设模式,结合工程实际情况,对智慧能源站内微网系统进行研究论证,并通过详尽的技术经济比较,提出微网系统方案,力求实现资源合理利用,降低工程造价,节省运行费用,缩短建设周期,为后续智慧能源站建设提供借鉴与参考。

考虑储能SOC的微网接口变流器VSG协同控制

储能系统是微电网的重要组成部分,而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略,用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析,之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性,并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略,使各子网间储能SOC状态达到平衡,优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。

电动汽车储能式直流快速充电站系统集成设计研究

随着电动汽车的不断推广,充分解决未来电动汽车长距离行驶过程中的电能补给需求,研究电动汽车快速充电站系统将会推动新能源行业的发展。研究经济合理的基于直流母线的电动汽车储能式直流快充站系统集成总体集装箱方案,提出基于直流母线的直流快充站能量管理控制策略,研制基于直流母线的模块化直流快充站直流充电设备和监控管理系统,建立接入梯次电池储能系统的直流快充站示范工程,为未来电动汽车充电设施技术发展及实践验证提供一定的参考价值。

交直流配电网中电动汽车充换储一体站规划

首先,以马尔可夫和速度-流量模型对快充车辆和电动公交进行时空负荷预测,结合快充站、换电站和梯级储能站的充放电功率构建充换储一体站(CSSIS)模型。然后,建立含CSSIS的交直流潮流模型,构建计及电动汽车到站行驶时间、排队等待时间和交直流配电网电压偏差的多目标选址模型,采用动态权重结合二进制遗传算法进行求解。其次,采用Voronoi图划分CSSIS服务范围,以综合投资成本最小为目标建立优化模型来确定最终站址,通过排队论优化充电机数量,以系统节点电压和CSSIS功率平衡为约束来确定站内设备容量。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性。

智慧能源站“多站融合”工程中交直流微网系统研究

文中通过分析变电站、数据中心、储能站、充(换)电站等传统供电方式和负荷特性,研究出智慧能源站“多站融合”工程中交直流微网供电系统框架结构。通过分析交直流微网中储能单元与数据中心设计的深度融合,提出了储能单元应用于数据中心服务器供电的3种模式,并提出适用于直流微网的接线形式,优化了柴油发电机和UPS系统的配置和运行方式。在保证可靠性的前提下,降低了建设成本和运维成本,提高了电源系统的综合能效,为后续智慧能源站“多站融合”试点工程的规划设计和运行提供参考。

光储充电站交直流配电方式能效对比

直流配电以其高效接入分布式电源、储能和直流充电桩的优势,逐渐成为光储充电站重点关注的配电形式之一。定量分析光储充电站采用交流与直流能效水平的差异,对于直流型光储充电站的规划设计具有重要意义。基于光储充电站交、直流配电拓扑结构的差异,提出了能效评估指标及其方法,建立了考虑光储充电站源荷特性的时序能效评估模型。根据南方某直流光储充电站的实际数据,搭建具备相同边界条件的光储充电站模型,并利用模型进行交流与直流系统的能效对比分析。算例分析表明,直流光储充电站的能效水平高于交流约10%;同时,随着光伏占比、储能占比和负荷容量的增加,直流与交流配电方案的能效差别越来越大,说明系统容量越大,直流配电的优势越明显。

计及电动汽车充电站的微电网综合控制研究

研究了一种应用基于全控器件的PWM变流器,可以实现电网侧单位功率因数运行和能量双向流动的电动汽车充电站,并将充电站应用于交直流混合微电网中,研究其并网与孤岛模式下的运行状态和控制策略。为未来大批量的充电站和大电网之间的沟通与交互提供了一种新的思路和手段。

计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法

在电动汽车直流快充站的应用场景下,以限制电网功率爬坡率并补偿母线电压跌落为目标,提出计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法。首先,根据源-储-荷的功率关系得到飞轮机械角速度增量与母线电压跌落幅值之比近似为时间的函数;根据快充站内电网侧变流器的功率特性,推导得到电网最大功率爬坡率与母线电压最大跌落幅度之间近似呈正比关系。然后,针对额定功率不同的快速充电负荷,在满足直流母线电压等级与永磁同步电机电磁约束条件的基础上,重点探讨飞轮转子转动惯量与初始机械角速度的设定,并且分析了飞轮侧储能变流器的容量约束条件。最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统的仿真模型,验证所提飞轮储能系统容量配置方法的正确性。

光储充一体化充电站系统研究

研究论述了光储充一体化电站系统的基本构成及光伏发电系统、储能系统、充电桩、能量控制系统等子系统的工作原理,并详细分析了交流耦合系统和直流耦合系统的特点,可为光储充一体化电站系统的设计建设提供科学合理的指导。

光伏充电站模型与谐波研究

光伏充电站含有光伏发电系统与电动汽车充电站两个非线性设备,这两种设备组合后产生的谐波会相互抵消,首先对光伏发电系统、充电桩/站、交流光伏充电站进行建模仿真研究其产生的谐波。然后关注重点的是如何有效改善光伏充电站系统的谐波。通过验证,加装滤波器是一种改善谐波的有效措施,除此之外还提出应该优先采用/建设具有从源头减少谐波优点的直流充电方式的光伏充电站。并对直流充电站进行了建模与仿真。