在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,...在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,将恶化控制器性能。针对上述问题,提出了一种基于共轭极点法配置非线性ESO(nonlinear ESO,NESO)参数的变增益自抗扰(variable gain ADRC,VG-ADRC)斩波补偿控制策略。首先,通过设计变增益控制律以及NESO参数配置,减小了总扰动观测值的峰值,提高了控制器补偿能力,降低了锂电池储能系统输出电压跌落幅值;然后,进行了频率特性分析,验证了所提参数配置方法可以降低观测器复杂度并提升扰动观测能力;最后,通过脉冲大功率放电实验平台进行了放电实验,验证了所提控制策略和参数配置方法的有效性。展开更多
随着新型电力系统中可再生能源渗透率的不断攀升,以及传统火电机组的比例持续下降,新型电力系统面临严峻的频率控制问题,而分布式电池储能系统BESS(battery energy storage system)可为解决上述问题提供有效途径。基于此,首先提出1种基...随着新型电力系统中可再生能源渗透率的不断攀升,以及传统火电机组的比例持续下降,新型电力系统面临严峻的频率控制问题,而分布式电池储能系统BESS(battery energy storage system)可为解决上述问题提供有效途径。基于此,首先提出1种基于稀疏通信网络的分布式BESSs鲁棒负载频率控制LFC(loadfrequency control)方法。接着,为了抑制与系统运行相关的不确定性,设计了双层模型预测控制以改善BESS的响应特性,从而提升LFC效果。所提方法可满足系统各种运行物理约束,以实现区域控制误差的最小化。然后,考虑通信延迟对BESS参与频率调节性能的影响,设计了1种模糊协调控制器件以协调BESS和传统发电机,可避免传统发电机在长延迟情况下误运行。最后,通过仿真实验对所提方案进行验证,结果表明在不同容量、额定功率、充放电系数、荷电状态和时间常数等参数下,分布式BESS中的响应能力和调频效果明显优于传统方法。展开更多
随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压...随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。展开更多
部分接入电池储能系统的模块化多电平换流器(MMC with partly integrated BESS,MMCPBESS)可以在接入储能的同时节约建造成本,但其控制更加复杂。针对下桥臂接入储能电池的MMC-PBESS拓扑,建立数学模型及等效电路。在此基础上给出电容电...部分接入电池储能系统的模块化多电平换流器(MMC with partly integrated BESS,MMCPBESS)可以在接入储能的同时节约建造成本,但其控制更加复杂。针对下桥臂接入储能电池的MMC-PBESS拓扑,建立数学模型及等效电路。在此基础上给出电容电压均衡策略,提出了上/下桥臂分控的控制策略,并分析了其运行边界。在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,仿真了不同交直流功率比例的运行工况,所提控制策略可以在维持电容电压平衡的同时实现对电池充电的功能。该策略无需额外的环流计算,上下桥臂控制解耦,简单灵活。展开更多
为了提高多场景应用的技术经济性,本文对电池储能系统状态估计进行了综述。首先,分析了电池性能衰减的机理,介绍了目前常用的物理建模和数据建模方法,进而对荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)进行了定义与...为了提高多场景应用的技术经济性,本文对电池储能系统状态估计进行了综述。首先,分析了电池性能衰减的机理,介绍了目前常用的物理建模和数据建模方法,进而对荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)进行了定义与关联性分析,并对电池及其系统的状态估计方法进行了汇总;其次,为了获取更多精确的电池运行数据,重点介绍了能够刻画电池内部演化机理的原位/非原位表征技术,进而分析了嵌入式电池管理系统(battery management system,BMS)实际应用的主流开发路线;第三,提出了基于联邦学习的电池储能系统状态估计方法,基于轻量化模型在本地进行电池储能系统SOC的估计以保证控制实时性,基于大数据驱动策略在云中心进行其SOH估计以保证容量可信度,由此实现云边的交互与协同;最后,对电池储能系统未来可能的发展方向和研究重点进行了预测。研究结果表明:活性锂损失是锂离子电池容量衰退的主要原因,高温、低温、过充放等滥用也会加速电池性能衰减;数据驱动在电池系统级建模与状态评估方面具有较大优势;利用原位/非原位表征技术可以获取更多的电池内部状态数据,基于FPGA的BMS轻量化建模更易实现,基于联邦学习的状态评估方法能够提高电池储能系统的智慧化运维水平。展开更多
文摘在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,将恶化控制器性能。针对上述问题,提出了一种基于共轭极点法配置非线性ESO(nonlinear ESO,NESO)参数的变增益自抗扰(variable gain ADRC,VG-ADRC)斩波补偿控制策略。首先,通过设计变增益控制律以及NESO参数配置,减小了总扰动观测值的峰值,提高了控制器补偿能力,降低了锂电池储能系统输出电压跌落幅值;然后,进行了频率特性分析,验证了所提参数配置方法可以降低观测器复杂度并提升扰动观测能力;最后,通过脉冲大功率放电实验平台进行了放电实验,验证了所提控制策略和参数配置方法的有效性。
文摘随着新型电力系统中可再生能源渗透率的不断攀升,以及传统火电机组的比例持续下降,新型电力系统面临严峻的频率控制问题,而分布式电池储能系统BESS(battery energy storage system)可为解决上述问题提供有效途径。基于此,首先提出1种基于稀疏通信网络的分布式BESSs鲁棒负载频率控制LFC(loadfrequency control)方法。接着,为了抑制与系统运行相关的不确定性,设计了双层模型预测控制以改善BESS的响应特性,从而提升LFC效果。所提方法可满足系统各种运行物理约束,以实现区域控制误差的最小化。然后,考虑通信延迟对BESS参与频率调节性能的影响,设计了1种模糊协调控制器件以协调BESS和传统发电机,可避免传统发电机在长延迟情况下误运行。最后,通过仿真实验对所提方案进行验证,结果表明在不同容量、额定功率、充放电系数、荷电状态和时间常数等参数下,分布式BESS中的响应能力和调频效果明显优于传统方法。
文摘随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。
文摘部分接入电池储能系统的模块化多电平换流器(MMC with partly integrated BESS,MMCPBESS)可以在接入储能的同时节约建造成本,但其控制更加复杂。针对下桥臂接入储能电池的MMC-PBESS拓扑,建立数学模型及等效电路。在此基础上给出电容电压均衡策略,提出了上/下桥臂分控的控制策略,并分析了其运行边界。在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,仿真了不同交直流功率比例的运行工况,所提控制策略可以在维持电容电压平衡的同时实现对电池充电的功能。该策略无需额外的环流计算,上下桥臂控制解耦,简单灵活。
文摘为了提高多场景应用的技术经济性,本文对电池储能系统状态估计进行了综述。首先,分析了电池性能衰减的机理,介绍了目前常用的物理建模和数据建模方法,进而对荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)进行了定义与关联性分析,并对电池及其系统的状态估计方法进行了汇总;其次,为了获取更多精确的电池运行数据,重点介绍了能够刻画电池内部演化机理的原位/非原位表征技术,进而分析了嵌入式电池管理系统(battery management system,BMS)实际应用的主流开发路线;第三,提出了基于联邦学习的电池储能系统状态估计方法,基于轻量化模型在本地进行电池储能系统SOC的估计以保证控制实时性,基于大数据驱动策略在云中心进行其SOH估计以保证容量可信度,由此实现云边的交互与协同;最后,对电池储能系统未来可能的发展方向和研究重点进行了预测。研究结果表明:活性锂损失是锂离子电池容量衰退的主要原因,高温、低温、过充放等滥用也会加速电池性能衰减;数据驱动在电池系统级建模与状态评估方面具有较大优势;利用原位/非原位表征技术可以获取更多的电池内部状态数据,基于FPGA的BMS轻量化建模更易实现,基于联邦学习的状态评估方法能够提高电池储能系统的智慧化运维水平。
