基于改进阻性下垂控制的分布式储能系统SOC均衡策略

低压微电网运行时,由于各分布式储能单元初始状态不一致和输出线路阻抗差异,采用传统阻性下垂控制易出现荷电状态(state of charge,SOC)不平衡问题,由此提出一种基于改进阻性下垂控制的储能系统SOC均衡策略。该策略首先引入动态虚拟复阻抗,消除各逆变器输出线路阻抗差异,实现阻性下垂控制功率解耦和有功功率精确均分。然后改进传统阻性下垂控制方程,通过各分布式储能单元的SOC变化自适应调整下垂系数,确保低压微电网各储能单元在充放电过程的SOC平衡,并对下垂控制过程中的电压与频率偏差进行补偿,进一步提升系统稳定性。最后,通过搭建仿真模型验证了所提策略的有效性。

基于非排序的MMC-BESS的SOC均衡策略

为降低模块化多电平储能系统在传统的基于排序的荷电状态平衡策略下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关频率,减少系统在信号调制环节中对芯片资源的过度依赖,提出了一种非排序的SOC均衡策略,基本思想是根据子模块SOC大小进行分组,并对其施加不同的控制,以此降低IGBT的开关频率。在MATLAB/Simulink平台上建立的MMC-BESS并入10 kV电网的实验系统模型验证了所提出的策略相较于传统的SOC均衡策略有效地降低了IGBT开关频率。

风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的电池储能功率分配策略

针对电池储能(battery energy storage system,BESS)平抑风电波动过程中电池单元荷电状态(state of charge,SOC)均衡性较差且未考虑风储净收益的问题,提出了风电波动平抑下考虑SOC均衡及收益的BESS功率分配策略。首先,建立综合考虑售电收益、弃风惩罚、缺电惩罚及BESS运行成本等多个因素的风电并网指令优化模型,以并网指令波动率、电池组SOC标准差等多个因素为约束条件,提出改进算术优化算法(improved arithmetic optimization algorithm,IAOA)求解该优化模型。然后,将BESS划分为两个电池组,设计了BESS双层功率分配方法(double-layer power allocation method,DPAM),上层将BESS充放电指令分配给两个电池组,下层根据最大充放电功率原则或新型SOC均衡原则将电池组充放电指令分配给各自的电池单元。最后,通过仿真对所提策略进行了验证。仿真结果表明:IAOA加快了寻优速度,提高了寻优精度;DPAM提升了电池组内电池单元SOC的均衡速度,改善了均衡程度;提出的功率分配策略进一步降低了风电并网波动率,同时提高了风储系统净收益。

基于改进型P-E下垂控制的低压交流微电网不同容量储能单元SOC均衡策略

针对现有基于有功-电压(P-E)下垂控制的荷电状态(SOC)均衡方案未考虑容量差异对分布式储能单元(DESU)SOC均衡影响且SOC均衡过程伴随着电压质量下降的问题,提出适用于不同容量DESU的SOC均衡策略。分析传统P-E下垂控制工作特性,得到SOC、电压和频率调节机理。在P-E下垂控制中引入SOC、电压和频率调节项,并引入多代理技术计算SOC调节项中的SOC平均值。改进后的P-E下垂控制在无需中央控制器/本地脉冲控制器和不影响电压质量的前提下,消除不同容量DESU组间SOC不均衡差,并克服负荷波动引起的电压下降和频率上升问题。建立所提方案小信号模型,通过分析根轨迹确保设置的控制参数保持系统稳定。仿真模型和实验平台获得的仿真和实验结果证实提出策略的可行性。

广域分布式储能系统分层控制和SOC均衡控制研究

为了实现广域范围内分布式储能的统一灵活调控,本文研究基于储能云端控制器架构的分布式储能分层分区控制策略。中间层“分布式储能节点控制器”是核心环节,其接收上层云端调度信息实现对下层储能模块SOC的均衡控制,以解决储能电池过度充/过放电问题,从而提高蓄电池储能系统及电网运行可靠性。在传统均衡控制基础上,本文首先改进了一种荷电均衡控制方法,利用SOC差值修正中间层控制系数最可提高荷电均衡速度;为进一步提高荷电均衡速度和防止储能模块功率越限,本文提出了一种基于SOC差值的反正切函数均衡控制策略。最后,通过仿真验证了所提控制方法的正确性和可行性。

孤岛微电网不同尺寸DESUs的SoC均衡方案

为实现孤岛微电网中不同尺寸(容量和电压)分布式储能单元(Distributed Energy Storage Units,DESUs)的荷电状态(State of Charge,SoC)均衡,提出一种基于P-ω下垂控制的改进型控制方案,在无需中央控制器和通信的前提下实现不同尺寸DESUs的SoC均衡,延长DESUs的使用寿命。在分析传统下垂控制原理和SoC的基础上,阐明所提方案实现不同尺寸DESUs的SoC均衡机理。仿真和实验结果说明:所提方案能够消除尺寸参数差异对SoC均衡的影响,通过SoC均衡因子的调节实现不同负荷下不同尺寸DESUs的SoC均衡。

考虑SOC均衡的直流微网储能系统控制策略研究

在直流微电网中分布式储能系统起着稳定母线电压、维持系统功率平衡的关键作用。针对多个储能单元中荷电状态(SOC)不同会造成过充或者过放,从而影响系统稳定性的问题,提出一种改进SOC均衡下垂控制策略。首先,将储能装置的下垂系数与SOC嵌套反正切函数联系,充分利用反正切函数和幂函数的优点。其次引入变加速因子,在SOC差异较小时进一步加快均衡速度。同时,为了解决均衡过程中引起的母线电压偏差问题,在上述改进控制策略基础上增加二次电压补偿环节,使用一致性电压均衡器减少母线电压的波动。最后搭建了直流微网储能系统的仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可以动态实现SOC快速均衡,并有效维持了微网内功率平衡和母线电压稳定。

直流微电网基于自适应下垂系数算法的多储能SOC均衡控制策略

本文针对独立运行直流微电网中多组储能单元之间荷电状态(SOC)的均衡问题,提出基于自适应下垂系数算法的多储能荷电状态均衡控制策略。自适应下垂系数算法根据锂电池SOC偏差动态调节下垂系数;当SOC偏差较大时,调整下垂系数使放(充)电时SOC较高(低)的锂电池最大功率放(充)电,同时控制另一组锂电池补足剩余功率,加快均衡速度;SOC偏差较小时,在考虑不同线路阻抗和实际容量的基础上优化下垂系数,实现SOC均衡控制。采用母线电压自动恢复控制实现母线电压的无差控制,控制母线电压稳定,提高供电质量。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略可以实现多储能单元荷电状态快速均衡,并维持母线电压稳定。

基于指数型下垂控制的改进SOC均衡控制策略研究

为解决储能单元在工作过程中产生的荷电状态(state of charge,SOC)不均衡问题,提出了一种基于指数型下垂控制的改进SOC均衡方案。该方案将指数型下垂控制中的放大因子n与储能单元间的SOC差值建立函数关系,使其能够跟随储能单元间的SOC差值变化由小到大连续增大,提高了SOC的均衡速度,也解决了均衡过程中功率响应速度和功率收敛速度两者不可兼顾的问题,同时在下垂系数中引入容量权重因子,消除了容量对SOC均衡的影响。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了相关模型并仿真验证了所提方案的正确性和有效性。

基于改进型一致性算法的储能SOC均衡控制方法

针对光伏、风机等具有不受控性和波动性的分布式发电系统(DGS)大规模并入电网造成的储能单元出力不均匀和荷电状态(SOC)不均衡的问题,基于多代理系统提出了一种基于梯度补偿的改进型一致性算法。将DGS、退役动力电池储能系统(DPBESS)和电网共同组建成多代理微电网系统。在改进一致性算法基础上设计了SOC均衡控制方法,加快了无中心控制器的储能系统SOC均衡速度,保证了微电网内能量的供需平衡。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

面向工程应用的MMC-BESS的SOC均衡控制参数设计

针对模块化多电平电池储能系统(MMC-BESS)技术实际工程应用问题,从调制、效率、子模块电容电压均衡及器件选型4个维度,为荷电状态(SOC)均衡控制参数设计提供理论依据及操作性强的实用设计步骤和方法,并提出了控制参数分段的桥臂内子模块间SOC均衡控制方法,用于提高SOC均衡控制速度,以拟建的示范工程为示例,进行控制参数设计,并通过仿真验证控制参数设计的合理性及分段控制参数加速SOC均衡控制的有效性。

低压直流微电网的改进SoC均衡控制研究

低压直流微电网是实现终端用户负荷直流化的一种重要形态,为了解决其中各储能单元荷电状态(SoC)不一致问题,提出了改进SoC均衡控制策略。该策略可同时实现储能单元充电和放电过程中的SoC均衡和负载电流分配,并将母线电压偏差控制在较小范围内。同时控制系统无需进行输出电流采样与互联通信,可有效降低设计成本。其次提出了曲线法分析系统动态特性,并基于小信号模型对系统进行稳定性分析。最后搭建硬件实验平台,验证了该控制策略的正确性及可行性。

基于多智能体的电池储能系统SOC均衡控制策略

针对应用二级频率控制器来解决分布式电池储能系统中SOC(荷电状态)的一致性问题,提出一种基于多智能体与下垂控制相结合的SOC均衡控制方法。该方法在不需要中心控制器的情况下,实现多电池储能系统的SOC一致性,不仅能够实现不同容量电池SOC的均衡控制,还能提高交流母线频率的稳态偏差。考虑电池长期使用带来的容量衰减,设计了相应的自适应容量估计算法用于消除扰动。在包含3个电池储能系统和恒功率负载的孤岛交流微电网仿真平台上进行实验,验证了所提方法的有效性。

基于改进下垂控制的并网级联型储能系统SOC均衡策略

针对并网级联型电池储能系统的电池荷电状态(State of Charge,SOC)不均衡问题,提出了一种基于改进下垂控制的电池组SOC均衡策略。该策略在传统下垂控制基础上,通过考虑各电池组SOC实时估计信息,在不影响正常功率输出并保持与电网同步的前提下,引入分配修正项来实时优化分配各级联模块的有功功率和电压幅值参考,实现各级联模块的SOC均衡。通过调整分配修正系数,调节各级联模块输出功率差异,从而控制电池组的SOC均衡速度。采用奇异理论分析了该控制策略的稳定性,给出了控制参数的设计依据。不同工况下级联型储能系统的仿真结果,验证了所提控制策略及其理论分析的正确性和有效性。

含分布式光伏、储能的低压配电网电压调节及储能SoC均衡方法

随着可再生能源渗透率的不断提高,配电网电压波动和越限问题日益严重。为解决这一问题,文中分析低压配电网中分布式光伏电源接入对电网电压的影响,进而将节点电压幅值与节点注入功率的关系线性化;提出基于功率里程数的低压配电网电压优化模型,通过求解优化目标,计算出分布式电池储能的输出;为提升分布式储能的利用效率,设计分布式储能的荷电状态(SoC)均衡控制策略;并根据重庆巫溪地区低压配电网0.4 kV线路数据,在MATLAB/Simulink上搭建配电网仿真模型,设计4种仿真案例对所提出的模型与方法进行有效性验证。仿真结果表明,文中提出的方法能够有效地调节低压配电网中的电压并能实现分布式储能的SoC均衡控制。

储能型MMC换流器的SOC均衡策略研究

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)子模块直流侧加入储能电池即构成储能型MMC换流器,无需额外的功率转换装置即可对交、直流电网提供有功功率支撑。文中分析了储能型MMC换流器的复杂工况,针对性地提出了基于直流功率、交流功率的相间、桥臂间与模块间三级荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制策略,并通过仿真和实验验证了所提策略的正确性。

考虑SOC均衡的分布式储能聚合控制方法

负荷的快速增长和新能源的接入使配电网面对的压力越来越大。分布式储能作为一种有效的调节手段可以解决配网峰谷差、电压越限以及网损等诸多问题,但是需要对其进行合理的管控。本文提出了分布式储能的一种聚合控制方法:采用完全分布式控制算法对多个储能进行管理控制。该方法无需强制双方通信和各储能出力之和反馈信息,并且考虑了各个储能的SOC对充放电功率的影响,能够使各个储能在充放电过程中保持SOC的相对均衡,仿真结果验证了方法的有效性。

基于SOC均衡的直流微电网储能单元鲁棒下垂控制方法

由于各并联储能单元的线路参数、初始荷电状态(SOC)不相同,在系统运行时会导致不同储能单元的SOC不平衡,影响蓄电池寿命。提出一种基于SOC均衡的鲁棒下垂控制方法,以平衡各储能单元的充放电SOC,并克服线路阻抗对均衡的影响。该方法将直流下垂控制系数与蓄电池的SOC关联,使各个储能单元能根据其SOC动态调节负荷电流。同时利用直流母线公共点电压作为反馈信号,将各个储能单元的线路阻抗等效为储能变换器的部分输出阻抗,有效减小线路阻抗不匹配对负荷电流分配和SOC均衡精度的影响,并可实现直流母线电压的稳定。对系统进行了稳定性分析,确定了控制参数的选择范围,经MATLAB/Simulink软件仿真,结果验证了该方法的有效性。

计及光伏区间预测和储能SOC均衡的配电网优化

光伏发电具有随机性、间歇性等特点,其大规模接入配电网给电网安全、经济运行带来挑战。储能是解决高渗透率光伏输出功率波动的有效手段。为此,提出一种结合相邻时段实时预测误差和极限学习机的光伏功率区间预测方法;提出一种分布式储能的区间离散SOC均衡控制策略。在此基础上,构建了包含储能运行成本、系统网损和电压偏差的多目标区间优化运行模型。应用区间泰勒展开的仿射算法将不确定区间潮流问题转化为确定性代数方程组实现潮流计算,同时依据电压–功率和网损–功率灵敏度矩阵重新表达目标函数,采用线性规划法求解。最后,基于改进的IEEE33节点配电网络进行了算例仿真,仿真结果表明,所提光伏功率区间预测方法可以显著提升预测精度,所提储能控制策略能够有效降低网损和改善电压分布。

级联多电平储能变流器SOC均衡控制技术研究

本文介绍了电池储能功率变流器的发展现状,给出了一种中压、大功率级联多电平储能变流器的设计方案,研究了该系统的功率控制和SOC均衡控制策略,并在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了仿真模型并进行仿真分析,仿真结果表明该系统可以较好地实现功率控制和SOC均衡控制。