随着电力系统中可再生能源比重逐渐增加,电力系统频率波动的风险增大。飞轮和锂电池可以优势互补,作为混合储能应用于电网一次调频中,有效解决系统频率波动问题。为了充分发挥飞轮和锂电池各自的调频优势,提出基于自适应荷电状态(state ...随着电力系统中可再生能源比重逐渐增加,电力系统频率波动的风险增大。飞轮和锂电池可以优势互补,作为混合储能应用于电网一次调频中,有效解决系统频率波动问题。为了充分发挥飞轮和锂电池各自的调频优势,提出基于自适应荷电状态(state of charge,SOC)的电池-飞轮混合储能一次调频控制策略。首先,建立含正、负虚拟惯性控制和虚拟下垂控制的权重分配一次调频模型;然后,利用飞轮和锂电池SOC对一次调频模型参数进行修正,提高混合储能在SOC阈值附近的一次调频能力;最后,仿真对比各调频场景下文中控制策略与其他控制策略的调频能力及SOC恢复效果。研究结果表明,文中控制策略下储能系统SOC波动范围最小,电池不会发生过充过放,且系统频率波动不超过±0.2 Hz,可以提高电网频率稳定性。展开更多
针对长时间充放电后锂电池模组之间荷电状态(state of charge,SOC)不一致的问题,传统集中式均衡电路存在均衡速度过低的缺陷,以对称式开关阵列、Boost变换器与LC准谐振电路作为均衡主电路,提出了一种基于连续集模型预测控制(continuous ...针对长时间充放电后锂电池模组之间荷电状态(state of charge,SOC)不一致的问题,传统集中式均衡电路存在均衡速度过低的缺陷,以对称式开关阵列、Boost变换器与LC准谐振电路作为均衡主电路,提出了一种基于连续集模型预测控制(continuous control set model predictive control,CCS-MPC)的均衡控制策略。首先,对均衡系统进行建模,构建离散状态空间方程;然后,根据状态方程设计多步模型预测算法,并以SOC预测值和参考值、变换器开关管当前输入和上一时刻输入之间的误差作为价值函数;最后,对价值函数进行二次规划,在线求解出一组控制最优解,并应用于均衡系统,通过动态调整占空比以控制均衡电流的大小。相较于单步预测,多步预测需要考虑被控量在多个周期内保持最优,可以保证在每个均衡周期内均衡器都能输出最优的均衡电流,有效防止均衡器失稳。仿真结果表明,所提模型预测算法实现了各电池组SOC一致,保证了均衡电流的稳定输出,相比常规PI算法缩短了17%的均衡时间。展开更多
为解决传统的下垂控制存在均分精度不足、无法合理分配电流、下垂系数的取值无限制以及电池荷电状态(state of charge, SOC)均衡速度慢的问题,提出一种基于改进下垂系数的SOC均衡下垂控制。首先,分析了传统幂指数形式下垂控制的缺陷,提...为解决传统的下垂控制存在均分精度不足、无法合理分配电流、下垂系数的取值无限制以及电池荷电状态(state of charge, SOC)均衡速度慢的问题,提出一种基于改进下垂系数的SOC均衡下垂控制。首先,分析了传统幂指数形式下垂控制的缺陷,提出幂指数嵌套反正切函数的下垂系数形式,以此来限制下垂系数的取值进而提高控制系统的稳定性与可靠性。随后,针对SOC均衡速度较慢的问题,提出在下垂系数中引进增速因子Q来提升均衡速度,并分析了不同Q值对下垂曲线的影响。最后,搭建仿真模型对改进方法进行对比验证。仿真结果表明所提改进的SOC均衡速度在SOC差距较小时有较大提升。在SOC均衡的过程中,下垂系数的变化更平滑,母线电压在SOC差距较大时也不会发生较大振荡。展开更多
电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)约束的储...电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。展开更多
为同时满足直流微电网中不同容量储能单元输出电流精确分配及荷电状态均衡的要求,在传统下垂控制的基础上提出一种基于一致性算法的改进下垂控制。将下垂系数与分布式储能单元(Distributed energy storage unit,DESU)相对容量因子及荷...为同时满足直流微电网中不同容量储能单元输出电流精确分配及荷电状态均衡的要求,在传统下垂控制的基础上提出一种基于一致性算法的改进下垂控制。将下垂系数与分布式储能单元(Distributed energy storage unit,DESU)相对容量因子及荷电状态(State of charge,SOC)相关联,消除不同容量对SOC均衡的影响,在充放电过程中实现SOC均衡,且为提高SOC均衡速度,在一致性算法中加入状态预测器,以提高SOC均衡速度;同时设计电压均衡器,对母线电压进行补偿,解决母线电压偏离额定值的问题。为验证所提策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,结果表明,所提策略实现了DESU间SOC的均衡及电流合理分配的目标,与此同时提高了SOC均衡速度。展开更多
在“碳达峰•碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解...在“碳达峰•碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先,为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求,提出“域-群-机”三级控制模型架构;然后,从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发,提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略,以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略;最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析,验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性,而且能够提升电网调频品质。展开更多
液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点,是长时大规模储能的理想选择,但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高,传统开发方式难以满足其多样的控制需求,因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控...液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点,是长时大规模储能的理想选择,但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高,传统开发方式难以满足其多样的控制需求,因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控制系统开发方法。首先针对液流电池稳定性需求高、内部损耗大等问题,提出了主/辅助电堆协同架构,并对该架构系统进行建模分析;然后基于事件驱动技术对控制系统进行模块化设计,包括柔性充放电控制、辅助电堆参与的黑启动控制、基于卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge,SOC)估计等;最后搭建半实物仿真平台,对所提架构和策略进行验证,证明了该架构和策略能提高系统的能量转换效率和稳定性。展开更多
针对电池组并联均衡研究较少及能量利用率较低的问题,该文提出了一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)的电池组并联均衡拓扑。该拓扑结合双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器和串联谐振型双有源桥(series resonant d...针对电池组并联均衡研究较少及能量利用率较低的问题,该文提出了一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)的电池组并联均衡拓扑。该拓扑结合双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器和串联谐振型双有源桥(series resonant dual active bridge, SR-DAB)变换器,采用PPC结构,能够极大减少系统损耗,提升系统效率。在此基础上,以电池荷电状态(state of charge, SOC)均衡为目标,在SR-DAB的单移相控制中加入SOC均衡控制,实现电池组的充放电均衡。基于RT-Box的实时仿真结果表明,所提拓扑及均衡控制策略能够有效地实现并联电池组之间的均衡,且在不同工况下其系统效率均高于采用全功率处理(full power processing,FPP)结构系统的效率。展开更多
文摘随着电力系统中可再生能源比重逐渐增加,电力系统频率波动的风险增大。飞轮和锂电池可以优势互补,作为混合储能应用于电网一次调频中,有效解决系统频率波动问题。为了充分发挥飞轮和锂电池各自的调频优势,提出基于自适应荷电状态(state of charge,SOC)的电池-飞轮混合储能一次调频控制策略。首先,建立含正、负虚拟惯性控制和虚拟下垂控制的权重分配一次调频模型;然后,利用飞轮和锂电池SOC对一次调频模型参数进行修正,提高混合储能在SOC阈值附近的一次调频能力;最后,仿真对比各调频场景下文中控制策略与其他控制策略的调频能力及SOC恢复效果。研究结果表明,文中控制策略下储能系统SOC波动范围最小,电池不会发生过充过放,且系统频率波动不超过±0.2 Hz,可以提高电网频率稳定性。
文摘针对长时间充放电后锂电池模组之间荷电状态(state of charge,SOC)不一致的问题,传统集中式均衡电路存在均衡速度过低的缺陷,以对称式开关阵列、Boost变换器与LC准谐振电路作为均衡主电路,提出了一种基于连续集模型预测控制(continuous control set model predictive control,CCS-MPC)的均衡控制策略。首先,对均衡系统进行建模,构建离散状态空间方程;然后,根据状态方程设计多步模型预测算法,并以SOC预测值和参考值、变换器开关管当前输入和上一时刻输入之间的误差作为价值函数;最后,对价值函数进行二次规划,在线求解出一组控制最优解,并应用于均衡系统,通过动态调整占空比以控制均衡电流的大小。相较于单步预测,多步预测需要考虑被控量在多个周期内保持最优,可以保证在每个均衡周期内均衡器都能输出最优的均衡电流,有效防止均衡器失稳。仿真结果表明,所提模型预测算法实现了各电池组SOC一致,保证了均衡电流的稳定输出,相比常规PI算法缩短了17%的均衡时间。
文摘为解决传统的下垂控制存在均分精度不足、无法合理分配电流、下垂系数的取值无限制以及电池荷电状态(state of charge, SOC)均衡速度慢的问题,提出一种基于改进下垂系数的SOC均衡下垂控制。首先,分析了传统幂指数形式下垂控制的缺陷,提出幂指数嵌套反正切函数的下垂系数形式,以此来限制下垂系数的取值进而提高控制系统的稳定性与可靠性。随后,针对SOC均衡速度较慢的问题,提出在下垂系数中引进增速因子Q来提升均衡速度,并分析了不同Q值对下垂曲线的影响。最后,搭建仿真模型对改进方法进行对比验证。仿真结果表明所提改进的SOC均衡速度在SOC差距较小时有较大提升。在SOC均衡的过程中,下垂系数的变化更平滑,母线电压在SOC差距较大时也不会发生较大振荡。
文摘电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。
文摘为同时满足直流微电网中不同容量储能单元输出电流精确分配及荷电状态均衡的要求,在传统下垂控制的基础上提出一种基于一致性算法的改进下垂控制。将下垂系数与分布式储能单元(Distributed energy storage unit,DESU)相对容量因子及荷电状态(State of charge,SOC)相关联,消除不同容量对SOC均衡的影响,在充放电过程中实现SOC均衡,且为提高SOC均衡速度,在一致性算法中加入状态预测器,以提高SOC均衡速度;同时设计电压均衡器,对母线电压进行补偿,解决母线电压偏离额定值的问题。为验证所提策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,结果表明,所提策略实现了DESU间SOC的均衡及电流合理分配的目标,与此同时提高了SOC均衡速度。
文摘在“碳达峰•碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先,为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求,提出“域-群-机”三级控制模型架构;然后,从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发,提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略,以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略;最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析,验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性,而且能够提升电网调频品质。
文摘液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点,是长时大规模储能的理想选择,但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高,传统开发方式难以满足其多样的控制需求,因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控制系统开发方法。首先针对液流电池稳定性需求高、内部损耗大等问题,提出了主/辅助电堆协同架构,并对该架构系统进行建模分析;然后基于事件驱动技术对控制系统进行模块化设计,包括柔性充放电控制、辅助电堆参与的黑启动控制、基于卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge,SOC)估计等;最后搭建半实物仿真平台,对所提架构和策略进行验证,证明了该架构和策略能提高系统的能量转换效率和稳定性。
文摘针对电池组并联均衡研究较少及能量利用率较低的问题,该文提出了一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)的电池组并联均衡拓扑。该拓扑结合双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器和串联谐振型双有源桥(series resonant dual active bridge, SR-DAB)变换器,采用PPC结构,能够极大减少系统损耗,提升系统效率。在此基础上,以电池荷电状态(state of charge, SOC)均衡为目标,在SR-DAB的单移相控制中加入SOC均衡控制,实现电池组的充放电均衡。基于RT-Box的实时仿真结果表明,所提拓扑及均衡控制策略能够有效地实现并联电池组之间的均衡,且在不同工况下其系统效率均高于采用全功率处理(full power processing,FPP)结构系统的效率。
