考虑双重SOC的混合储能系统功率协调控制

为了降低直流微网系统中负载变化或者多源出力变化引起的功率波动,提出一种同时考虑蓄电池和超级电容荷电状态(state of charge,SOC)的混合储能协调控制策略。首先,分析直流微网系统协调控制原理,在此基础上,通过低通滤波器对所需平抑功率进行分频,低频功率由蓄电池承担,高频功率及系统开关的高频纹波由超级电容承担,根据频率响应确定了滤波器的时间常数调整原则;然后,将超级电容和蓄电池各自的SOC实时状态作为反馈观测量,根据两者的SOC状态并结合实际功率需求,将系统划分成11个工作模式,分析了不同工作模式下的功率需求,依据不同工作模式下的功率需求进行功率调整,进而实现功率二次分配;最后,将所提策略在4种典型情况下进行仿真验证,实验结果验证了该策略的有效性。

多微源情况下微电网系统混合储能的配置方法研究

双碳背景下,由于大量分布式电源的接入以及负荷本身的波动性,导致直流微网母线电压及频率不稳定,而储能系统作为解决此问题的一种手段,亦使其成本上升。基于各类储能特性,提出了一种功率型储能与能量型储能相互配合的风光优化储能模型,根据全生命周期费用理论,建立储能系统成本表达式,以函数值最小为目标,优化储能系统配置模型,最后通过HOMER软件验证了优化模型的正确性和有效性。

弱混合动力汽车动力总成试验测试系统开发

弱混合动力汽车在提升汽车经济性方面相对于传统燃油汽车有一定的优势。基于虚拟仪器开发了弱混合动力汽车动力总成试验测试系统,用电力测功机来模拟发动机工作,对启停一体电机及控制单元进行试验测试,在教科研实践应用中效果良好。

微混合动力城市客车动力系统的参数匹配

在城市工况下,车辆怠速油耗大,车辆起停十分频繁,微混合动力汽车利用BSG对发动机进行快速启动和停止控制,取消了发动机怠速工况。通过对车辆起动和制动工况进行分析,对城市客车动力传动系统结构进行改进,提出了车辆控制策略,并对动力系统参数进行匹配设计。利用ADVISOR软件对车辆性能进行了仿真分析,确定了动力系统各部件的参数。分析结果表明,改进后的动力系统结构能满足车辆起动性能要求,其燃油经济性也有所提高。

钻井直流微电网冲击功率的混合储能平衡技术

受限于钻井直流微电网的功率动态调节缓慢,冲击性负载对钻井直流微电网电能质量造成严重影响。为了解决直流微电网冲击功率供需均衡问题,提出以混合储能环节为核心的补偿方法。基于超级电容和蓄电池储能的互补特性,在传统混合储能控制策略的基础上,提出一种纳入蓄电池参考电流约束和电流动态分配的混合储能控制策略。在保证蓄电池电流限制值不被超越的前提下,实现冲击功率在混合储能单元内的优化分配,从而既能够延长蓄电池生命周期,又显著缩短了混合储能系统冲击功率补偿的动态响应时间,解决了钻井直流微电网电压波动的问题。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性与可行性。

基于混合储能的微电网功率控制策略

微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战。采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命。文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电。在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性。

面向微电网的混合滤波器控制策略及参数设计

微电网不仅合理有效解决了大电网与分布式电源之间的融合问题,而且充分发掘了分布式电源的各项优势。微电网中的分布式电源基本上都需要通过电力电子设备与大电网进行接口,而这些电力电子设备又会对电网带来谐波问题。因此,如何对微电网的谐波进行合理控制具有重要研究意义。首先指出滤波系统应用于微电网环境下所面临的问题与挑战,进而对一种非常适用于微电网谐波治理的混合滤波器控制策略及其参数设计原则进行了研究,最后通过实验结果验证了所提出的控制策略及系统参数选择的合理性。

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略。将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电。在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量。仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1%;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2%;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右。

风光互补式微网海水淡化系统

淡水资源和常规能源短缺是限制海岛开发和海洋经济发展的主要因素。新能源海水淡化具有环境友好、供水保障率高、经济合理等优点,逐渐成为离岸中小岛屿供水保障研究的热点。文章在充分调查分析海岛新能源资源及其发电输出功率特点和海水淡化装置对电能质量要求的基础上,设计了新型独立微网能源管理策略,形成了成套的风光互补式微网海水淡化技术,并进行了工程应用。结果表明,风光互补式微网海水淡化系统运行稳定,对环境的适应能力强,适于解决岛屿的饮用水问题。在风、光等可再生能源资源较丰富、海水资源良好的海岛,风光互补式海水淡化系统的综合制水成本约为10元/m3,相对于大陆引水、船舶运水等其他岛内淡水供应方式具有明显的经济和生态环境优势,具有较为广阔的推广应用前景。

交直流混合微电网虚拟APF的研究

针对各种非线性负荷接入混合微电网导致交流母线电能质量恶化、交直流混合微电网电能需要双向流动的问题,提出一种虚拟APF拓扑结构及其控制策略。通过采用瞬时功率理论,设计了恒功率控制系统。依据交直流混合电力系统功率需求,控制虚拟APF灵活工作在有源电力滤波、整流和并网逆变三种工作模式。在实现直流微网与电力系统之间功率双向流动的基础上,对交直流混合微电网系统中谐波进行治理,提高了接口变流器的利用率,降低了系统运行成本。仿真验证了所提虚拟APF拓扑结构及其控制策略的正确性及可行性。

燃料电池-燃气轮机混合动力系统的燃烧与系统性能分析

对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机(Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine,MCFC/MGT)混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner,CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.

SOFC/MGT顶层循环混合发电系统改进

提出了典型顶层循环固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合发电系统的改进措施:采用陶瓷质子膜对电池堆阳极反应产物进行分离,分离出来的氢气经过冷却、加压、预热后引入第二级电池堆的阳极继续进行电化学反应,并使第二级电池堆的反应产物与分离氢气后的剩余气体进入后燃烧室进行燃烧反应。结合具体的算例对这种SOFC两级串联/MGT混合发电新系统进行了模拟分析,结果表明:由于提高了发生电化学反应的氢气量,减少了发生燃烧反应的氢气量,使整个系统的火用损失显著降低,从而可使改进后的系统在相同的电池堆燃料利用率与相同的透平进口温度下比基准系统的发电效率提高2.92个百分点。该改进措施是提高SOFC/MGT混合发电系统的有效方法。

光伏发电逆变并网系统复合控制策略

研究了一种适用于兼顾无功补偿的微网光伏并网逆变系统,提出一种单相光伏逆变器的复合控制方法.根据单相光伏逆变器的功率平衡原理,推导出光伏逆变器的直流侧二次纹波电压的大小,由此进行校正补偿消除逆变器输出的三次谐波电流.光伏单相并网逆变器的前馈基波调制信号可由其稳态数学模型得出,从而进行输出电流快速前馈控制,然后利用无差拍控制器来实现输出电流的闭环控制,从而形成了前馈+反馈的复合控制方法,可以实现单相逆变器输出电流的快速、无差跟踪.实验和仿真结果表明了本文所提出的复合控制方法能够提高光伏并网逆变器的工作性能,并改善微网的电能质量.

微电网中混合储能系统的电源模型研究

微电网中含有负荷、发电、输配电等系统,为了保持电能质量和系统可靠性,就必须保持功率的动态平衡,储能系统通过吸收和发出功率保证了系统的稳定及供电质量的可靠。简要分析了储能技术的现状及发展,阐述了适用于微网的超级电容器与锂电池混合储能结构研究的意义和价值,比较全面地介绍了二种超级电容器与五种锂电池的常用模型,分别说明了优点和不足之处,并进行了比较。

混合能量存储技术在光电微能源中的应用研究（英文）

为简化集成无线传感器节点光电微能源系统的设计和提高能量转换、存储效率,提出混合能量存储技术在光电微能源系统设计中的应用。混合能量存储器由电容器和锂离子电池组成。其能量存储原理负载特性被分析。另外,开展实验研究,结果表明,与直接能量存储方式相比,利用混合能量存储技术能量存储量提高27%。并且,微能源的负载特性也得到改善,实验结果与理论结果一致。

微电网电压混成控制

针对微电网电能质量的实时控制和多目标综合控制问题,将物联网技术和混成控制理论引入微电网控制,构建了控制系统,改进混成控制系统层级模型,并提出了基于混成控制方法的电压控制约束条件。在微电网实验平台上,通过实验验证了混成控制方法的实用性和有效性。实验结果表明:应用物联网技术对微电网中电气设备状态以及电压实时多目标控制,可以有效提高系统现地决策能力和设备实时自治性。

农村户用风/光/水互补发电与供电系统的可行性

在分析中国农村用能和供能现状的基础上,从农村经济可持续发展和国家中长期发展战略的角度论证了农村户用风/水/光互补发电技术研究的必要性。提出研究与开发农村户用风水光发电与供电系统,并通过分析国内外现有技术基础论证了其可行性和技术关键,最后分析和预测了该技术的产业前景。

MCFC/MGT联合发电系统的exergy分析

该文基于exergy分析的理论,在IPSEpro仿真环境下建立了顶层熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机联合发电系统稳态性能仿真模型。利用该模型对顶层系统在额定工况和变工况下的稳态性能进行了仿真研究。仿真结果表明,顶层熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机联合发电系统具有较高的效率,额定工况下的exergy效率为57.4%。并具有良好的变负荷特性,变负荷时exergy效率始终维持在56%以上,适用于分布式供能系统。

SOFC/MGT混合发电系统变工况控制模式及性能分析

以220kW的SOFC/MGT混合发电系统为研究对象,建立了相应的数学模型,分析了不同控制模式对混合发电系统变工况性能的影响.结果表明:对于220kW的SOFC/MGT混合发电系统,在单独SOFC燃料控制模式(Case 1)下,系统的稳定负荷必须大于70%;在变转速控制模式(Case 2)下,系统的稳定负荷必须大于77%;而在定转速恒定电池温度的控制模式(Case3)下,系统最低负荷可以低到59%.在相同负荷条件下,Case 2对应的系统效率最高,Case 1对应的系统效率最低.为保证混合发电系统的高效率,并扩大混合发电系统的运行范围,提出了一种新的控制模式,可以使得混合发电系统最低负荷达到45%,而系统效率始终保持在56.4%以上.

微电网混合储能系统分层平抑功率波动策略

针对微电网运行时惯性不足、容易产生电压频率波动及单一储能无法同时满足能量密度和功率密度要求等问题,提出了基于蓄电池与超级电容混合储能的分层平抑功率波动方案及相关控制策略。兼顾各储能介质的充放电功率约束、荷电状态约束以及平抑功率波动的柔性约束条件,采用自适应协调下垂控制方法并在优化储能容量配比的基础上进行功率波动抑制,有效发挥了两类储能的互补优势,提高了经济效益,解决了微电网发电受外界环境影响等关键技术问题,保证了电能质量。仿真结果证实了控制策略的可行性。