电氢混合储能微电网容量配置优化的研究综述

微电网技术发展日益成熟,储能装置的合理配置是解决分布式电源存在随机性与间歇性等问题的主要方式之一,而良好的微电网复合储能容量优化配置方法可以保证微电网经济可靠运行。近几年兴起的氢储能具有清洁、容量大的优势,且对于“碳中和”、“碳排放”具有重要意义,氢能开发与利用已成为世界上许多国家能源体系中的重要组成部分。储能是构建新能源微电网的基础,但单一储能已经无法满足当前微网快速发展条件下的运行要求,因此混合储能的容量配置是目前研究的重点。本文以包含氢储能的混合储能微电网作为基本结构,介绍微电网各组成部分的数学模型和相关研究,对比氢储能和其他储能;阐述储能容量配置目前的研究现状以及存在的相关问题;对氢储能未来其他研究方向和创新进行展望。     

含混合储能的微电网能量优化管理

为抑制微电网中新能源出力的波动并降低微电网的经济成本,通过引入混合储能设备来平抑新能源出力波动。构建了一种含混合储能的微电网能量管理模型,采用超级电容器和蓄电池组成混合储能设备,并设定风、光、混储、网、柴的依次供电顺序,采用Tent混沌映射、择优选择搜索空间和捕食位置以及Lévy飞行等改进策略对秃鹰搜索算法进行改进,提高算法的收敛速度和全局搜索能力,并运用于微电网综合成本优化求解。选取某地区4种典型日进行算例分析。结果表明：所提出的微电网容量优化配置模型、混合储能设备、供能策略和改进秃鹰搜索算法(bald eagle search algorithm, BES)算法能有效增强微电网平抑新能源出力波动的能力,降低微电网经济成本,并且改进的BES算法具备较强的收敛速度和求解能力。     

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.     

工业微电网分组储能控制策略

工业用户对于微电网的应用有着极大的经济性和可靠性要求。可再生能源发电的不确定性,和储能充放电损耗过高,影响着微电网的经济性;同时,一般的微电网系统并没有备用储能,影响着微电网的可靠性。针对上述问题,提出了一种应用于工业微电网系统的分组储能控制策略。将储能分为三组分别进行优化调度,减少了可再生能源发电不确定性对微电网的影响,降低了储能蓄电池的充放电次数,提高了经济性,同时延长了断电情况下微电网对重要负荷的供电时间,兼顾到了微电网的可靠性。最后基于MATLAB平台进行仿真分析验证了该策略的合理性和有效性。     

基于模糊控制的光伏微电网复合储能控制策略优化研究

微电网中复合储能的功率分配问题一直是业内研究的热点,以光伏微电网为应用场景,电源功率波动和负载功率波动在时间上呈现出的非线性特性会对储能系统控制产生影响。针对这一问题,在基于源-荷功率预测的复合储能控制策略上进行优化,利用模糊算法对非线性问题的处理优势,在储能元件功率分配的情况中加入模糊控制器,兼顾考虑储能电池SOC(State of Charge)与微电网功率波动之间的非线性关系,设计微电网预测能量与实际并网能量的差额分配算法,对储能系统有功率参考值进行实时修正,从而达到调节储能系统SOC的效果。实现了在长时间尺度中,实际并网功率能准确跟踪并网调度,储能元件不会产生过充或过放的现象,从而降低了储能元件的损坏率,提高了复合储能系统运行的安全稳定性能,延长了储能系统使用寿命的目的。实验结果表明：与优化前的控制策略相比,在相同工况下优化后的控制策略使蓄电池SOC波动范围缩小15.6%,一直保持在40%～60%之间波动。     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

微电网超级电容器混合储能系统控制策略

光伏微电网有离网与并网2种工作模式.在离网模式下由于负荷及可再生能源的功率变化使得直流母线电压产生波动,在并网模式下会因输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波等使并网电流脉动较大,影响电能质量.本文利用超级电容器和蓄电池组2种储能组件构成微电网混合储能方案,使微电网在离网运行时利用超级电容器的快速响应来补偿瞬态功率,...     

低压直流微电网母线电压控制仿真研究

为了改良直流母线电压并优化储能系统的性能,提出了一种基于混合储能系统的母线电压控制策略.在此基础上设计一种基于二阶低通滤波器原理的功率分配方法,合理配置储能系统功率.搭建混合储能系统模型,并对该模型进行Matlab仿真,分析了直流微电网混合储能系统在负荷突变情况下的运行特性,仿真结果表明该控制策略能快速控制直流侧母线电...     

光储一体机并网点电压控制策略研究

针对分布式光伏大规模接入配电网后,其发电间歇性、随机性等特点给配电网电能质量、负荷用电带来的安全问题,提出了一种光储一体机并网点电压控制策略,该策略主要通过控制光伏组件按需要向储能蓄电池进行充电,并通过DC/AC变换器输出满足标准要求的交流电能与电网进行能量交换.旨在有效平滑光伏发电波动和降低光伏发电对配电网冲击的同时,提高负荷用电可靠性.     

基于最佳储能系统大小的微电网优化运行

提出了一种模型,分析微电网储能系统(energy storage system,ESS)的大小与经济效益之间的关系。以提高微电网的经济效益为目标,计算出ESS最佳大小。ESS越大,投资成本就会越高,但微电网的运行成本会随之下降。最佳ESS大小问题的研究,包括最大限度地减少了ESS的投资成本,以及微电网运行成本。建立一个包含ESS的实用模型,使用不同的运行策略,验证了最佳ESS大小的经济性和运行可靠性。     

纯电动车车用复合储能装置控制策略及参数优化

为解决目前纯电动车动力电池比功率不足的缺陷,对纯电动车的储能装置进行了研究。根据复合储能装置的特点和目的,制定了复合储能装置的工作模式,提出了基于速度与电流约束的模糊控制策略。为了进一步提高整车性能并降低蓄电池的输出电流,对复合储能装置的关键参数进行了线性优化,仿真结果表明:加装复合储能装置的纯电动车的加速时间缩短了12%,制动能量回收效率提高了39%,百公里耗电量减少了8.55%,并显著降低了蓄电池的输出电流,有效延长了蓄电池使用寿命和整车的续驶里程。     

基于SMC的交直流混合微电网接口换流器控制策略

 根据交直流混合微电网拓扑和并网运行特点,建立了接口换流器的数学模型,设计了基于滑模控制(sliding-mode con-trol, SMC)的接口换流器控制系统,并通过设计趋近律规定了滑模控制过程中系统在正常运动阶段的状态轨迹,保证滑模控制的品质。为证明控制系统在实际应用中的可行性,在dSPACE 1006 平台上建立了实验模型。仿真和实验结果表明,该控制系统可以提高接口换流器在不确定和非线性条件下的鲁棒性和快速响应性,保证微电网稳定运行。     

面向光伏消纳的光伏-废弃矿井抽蓄-蓄电池联合发电系统优化调度策略

为提高光伏消纳能力,构建了一种含废弃矿井抽蓄-蓄电池混合储能的联合发电系统.针对联合发电系统,分别研究了光伏、废弃矿井抽蓄电站及蓄电池的数学模型,引入弃光成本,提出了以联合发电系统总运行成本最低和光伏消纳量最大为目标的优化调度模型,结合功率平衡约束、废弃矿井抽蓄电站运行约束、电池储能运行等约束,利用CPLEX优化工具实...     

面向城市轨道交通综合能源站的储能系统鲁棒优化运行策略

随着城市化进程的加快,可再生能源和先进储能技术的融合在应对与城市轨道交通相关的能源效率提升方面具有巨大的应用前景,但随之带来能源系统的规划配置和运行优化问题。通过分析轨道交通系统中牵引负荷的能源需求及间歇性光伏出力的动态特征,建立了源荷多面体不确定集下的储能配置及优化运行鲁棒模型。在满足稳定性和经济性约束条件下,以储能综合日均成本最小为目标函数,采用列与约束生成算法求解模型。仿真算例分析了源荷不确定性程度对调度运行方案和日均总综合成本等指标的影响,验证了所提优化模型的有效性,对研究储能系统在提高城市轨道交通网络弹性和稳定性方面的关键作用具有进步意义。     

基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用.因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响.针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流(direct current,DC)母线电压的波动和冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰控制(acti...     

混合动力轿车制动能量回馈控制策略

设计出一种新型的制动能量回馈系统及相应的控制策略,从而显著提高混合动力轿车的续驶里程并保证车辆的制动安全.以某型混合动力轿车为研究对象,基于ADVISOR软件建立制动能量回馈系统的仿真模型,设计出一种新型的集成防抱死系统的制动能量回馈系统,并在不同控制策略下对该制动能量回收系统进行典型城市工况循环的仿真分析.结果表明,所设计的制动能量回馈系统安全可靠,回馈制动力与摩擦制动力能够很好地调节,最大限度地发挥能量回馈能力;能量回馈效果显著,在UDCC循环工况下,比ADVISOR原生制动控制策略燃油经济性提高了约15%.     

直流微电网的故障分析与保护配置研究

直流微电网是一种运行效率高、综合造价低和占用空间少的微电网组网方式,但目前限制直流微电网推广应用的原因是缺乏有效保护解决方案.在分析直流微电网结构组成与接地方式的基础上,给出了一种直流微电网简化模型,进而研究系统直流侧故障情况下电压电流的响应特性;结合模型仿真对不同位置故障的响应作了讨论对比,据此提出了直流微电网的保护配置相关原则;具体分析了母线、支路和变流器3个关键组成的保护措施,可为实现直流微电网可靠保护、促进系统安稳运行提供参考.     

考虑电池储能与需求响应的微网多时间尺度优化运行

为提高清洁能源的利用率,在微网优化运行问题中引入电池储能和需求响应.对于电池储能的老化特性,采用反映没有规律的充放电周期的储能老化成本模型;对于激励型需求响应,设计一种阶梯方式补偿机制.在此基础上,综合考虑电池储能老化特性、价格型和激励型需求响应以及风电的不确定性,建立日前-日内多时间尺度的微网优化运行模型.最后,通过...