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基于改进移动回归滤波的储能实时平抑功率波动

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电网与清洁能源 2024年第1期40卷 62-71页

作者：白永利李秀慧贺悝谭庄熙国网甘肃省电力公司经济技术研究院甘肃兰州730050 国网甘肃省电力公司甘肃兰州730030 湖南科技大学湖南湘潭411201

为提高储能系统平抑风功率波动的经济性,提出了一种基于改进移动回归滤波的电池集成储能双层控制策略。上层控制中,基于改进的移动回归滤波风功率平滑策略,引入权重机制来减小控制过程中的相位滞后,并推导出基于加权回归的风功率平滑模... 详细信息

为提高储能系统平抑风功率波动的经济性,提出了一种基于改进移动回归滤波的电池集成储能双层控制策略。上层控制中,基于改进的移动回归滤波风功率平滑策略,引入权重机制来减小控制过程中的相位滞后,并推导出基于加权回归的风功率平滑模型,使并网功率与风功率相位接近,以减少储能额定功率需求和运行负担,通过移动数据窗实现实时控制;下层控制中,将电池储能系统划分为充放电特性不同的两部分独立跟踪功率,以减小频繁充放电对电池寿命的影响,并根据荷电状态(state of charge,SOC)反馈信号判断其是否达到充/放电限值,而后切换2组储能充放电模式转换,并构建基于雨流计数法的寿命评估模型评估电池储能实际运行寿命。通过实际风电池数据对所提策略的进行验证,结果表明:所提方法可有效减少并网功率相位滞后,降低电池储能系统额定功率需求和运行负担,相较单电池储能控制,电池寿命提升了数倍。

关键词：实时波动平抑双电池储能改进移动回归滤波双层控制电池寿命

基于气象特征和改进Transformer的光伏功率短期预测

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热能动力工程 2024年第8期39卷 146-154页

作者：张建辉滕婕李秀慧谭庄熙国网甘肃省电力公司经济技术研究院甘肃兰州730030 湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

光伏出力易受气象因素影响,从而呈现间歇性和随机性。而准确可靠地预测光伏出力不仅可以缓解高比例光伏并网对电网的冲击,还可以为电网的调度决策人员提供数据参考。本文提出一种基于气象特征和改进Transformer的光伏功率短期预测方法... 详细信息

光伏出力易受气象因素影响,从而呈现间歇性和随机性。而准确可靠地预测光伏出力不仅可以缓解高比例光伏并网对电网的冲击,还可以为电网的调度决策人员提供数据参考。本文提出一种基于气象特征和改进Transformer的光伏功率短期预测方法。首先针对光伏相关的气象因素提取增量特征、统计特征和时变特征;然后将提取的特征和光伏出力数据输入BOA-iTransformer模型,再将每个变量独立嵌入,便于模型捕捉关键气象特征和多元数据的关联性;随后采用贝叶斯优化调参进行特征选择,得到最优特征组合,以此建立BOA-iTransformer光伏预测模型;最后采用中国某地区实际光伏发电站数据进行对比实验。实验结果表明,本文模型比iTransformer、Transformer和LSTM模型预测精度分别提高了3.54%,7.24%和14.2%。

关键词：光伏预测深度学习贝叶斯优化特征构造

具备低电压穿越能力的自均压型混合直流变换器研究

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电力科学与技术学报 2024年第2期39卷 240-248页

作者：张伟滕婕罗世刚李秀慧白永利谭庄熙国网甘肃省电力公司经济技术研究院甘肃兰州730030 国网甘肃省电力公司甘肃兰州730030 湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411100

输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具... 详细信息

输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具备自适应均压能力的混合型模块化ISOP型直流变换器,系统同时具备谐振型DAB的高效率和移相型DAB的灵活控制能力。通过在DAB源端的滞后桥臂中点增设无源的LC谐振支路,该谐振支路与相邻子模块的2个半桥模块共同构成非隔离型双有源半桥,以此来实现系统输入电压的自适应均衡。此外,提出一种低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)方法,在DAB前端连接电压调整模块,模块内部的高频变压器的副边串联电感,当系统输入输出侧发生电压跌落时具备故障穿越的能力,提高系统的暂态可控性。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建模型进行验证,可以证明系统的自适应均压性能及故障穿越方法的有效性。

关键词：输入串联输出并联型变换器双有源桥电压跌落自适应均压低压穿越

面向电力应用的高温超导线圈励磁方案优化研究

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低温与超导 2024年第7期52卷 26-32页

作者：张建辉马正雄白永利苏宏伟崔益伟贺悝谭庄熙国网甘肃省电力公司兰州730030 国网甘肃省电力公司经济技术研究院兰州730050 湖北安源安全环保科技有限公司武汉430040 湖南科技大学湘潭411201

无绝缘高温超导(NI HTS)磁体线圈由于自身电感和特征电阻,在通流励磁期间会产生励磁延迟和匝间损耗。本文在传统NI HTS磁体线圈等效电路模型的基础上,考虑接头电阻对大型磁体线圈的影响,提出改进型集总参数等效电路模型,然后以大型NI HT... 详细信息

无绝缘高温超导(NI HTS)磁体线圈由于自身电感和特征电阻,在通流励磁期间会产生励磁延迟和匝间损耗。本文在传统NI HTS磁体线圈等效电路模型的基础上,考虑接头电阻对大型磁体线圈的影响,提出改进型集总参数等效电路模型,然后以大型NI HTS磁体线圈为研究对象,通过仿真分析不同电源通流速度下磁体线圈中环向电流和径向电流的分布情况,得到降低励磁速度可有效抑制励磁延迟并降低匝间损耗的结论。在此基础上,创新性提出一种新型阶梯式励磁方案,研究发现阶梯高度与匝间损耗呈线性正相关,且在相同通流速度下电流阶梯高度为目标电流的十分之一时的匝间损耗对比直接励磁时可减少约90%。

关键词：无绝缘高温超导等效电路模型接头电阻励磁方案

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考虑电动汽车聚合调控的配电网储能优化配置

储能科学与技术 2023年第11期12卷 3395-3405页

作者：罗世刚滕婕谭庄熙国网甘肃省电力公司经济技术研究院甘肃兰州730030 国网甘肃省电力公司甘肃兰州730030 湖南科技大学湖南湘潭411100

灵活负荷如电动汽车的调控是增强电网运行灵活性的新兴手段,然而在储能规划阶段常被忽视。对此,本文提出考虑电动汽车聚合调控的配电网储能优化配置方法。首先,计及抵达时间、离开时间和期望电量等特征参数刻画单个电动汽车的运行域,进... 详细信息

灵活负荷如电动汽车的调控是增强电网运行灵活性的新兴手段,然而在储能规划阶段常被忽视。对此,本文提出考虑电动汽车聚合调控的配电网储能优化配置方法。首先,计及抵达时间、离开时间和期望电量等特征参数刻画单个电动汽车的运行域,进而基于电动汽车闵可夫斯基和得到充电站的二阶近似实用模型,用于刻画电动汽车聚合调控特性;然后,建立采用支路虚拟电阻表征充放电损耗的储能运行模型;进一步,提出基于K-Medoids场景生成算法与Benders分解算法的储能规划-运行两阶段随机优化方法。最后,算例以改进IEEE-33节点配电系统为例进行分析,结果表明电动汽车可控比例升高,储能配置的总容量会随之增大,碳排放量会显著减少,光伏利用率会明显提高。

关键词：储能配置电动汽车聚合调控两阶段随机优化

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考虑风电不确定性的风储调频能力

高电压技术 2022年第6期48卷 2128-2139页

作者：陈长青李欣然谭庄熙湖南大学电气工程学院长沙410082 湖南城市学院智慧城市能源感知与边缘计算省重点实验室益阳413000 湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411100

基于双馈感应风力发电机在持续调频动态过程中,调频能力因风速波动或风电预测误差,而具有不确定性。首先,提出一种基于风电预测的储能模型预测控制策略,该策略根据未来一个预测周期内风速的波动情况,提前修正当前时刻充放电行为,以便能... 详细信息

基于双馈感应风力发电机在持续调频动态过程中,调频能力因风速波动或风电预测误差,而具有不确定性。首先,提出一种基于风电预测的储能模型预测控制策略,该策略根据未来一个预测周期内风速的波动情况,提前修正当前时刻充放电行为,以便能改善风电预测周期内风速不确定性对调频能力的影响,并将其转换成二次规划问题进行求解。其次,考虑到储能容量限制,提出一种随风速变化的储能动态荷电状态双层优化模型。在该模型外层,设计一种随风速变化而自动调整动态荷电状态初始值的优化函数,进而优化不同风速波动情况下的风储系统调频能力。在模型内层,构建储能充放电速度模型,旨在避免持续调频过程中过充过放对储能寿命的损耗。仿真结果表明:该策略和动态动态荷电状态优化模型能有效改善风速随机性和预测误差对风电调频能力的影响,提高风储系统频率运行稳定性。

关键词：不确定性风储系统调频能力模型预测控制动态荷电状态双馈感应风力发电机

基于不同种类储能电池参与一次调频的最优策略经济性对比

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高电压技术 2022年第4期48卷 1403-1410页

作者：刘鑫李欣然谭庄熙黄际元崔益伟张冰玉湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司长沙410015

为常规机组配置适当容量的储能系统,可有效辅助常规机组进行一次调频,改善电力系统的频率特性。通过分析一次调频后电力系统所需满足的频率偏差及频率变化率,综合考虑各类储能(铅酸电池、磷酸铁锂电池、全钒液流电池、超级电容)的能量... 详细信息

为常规机组配置适当容量的储能系统,可有效辅助常规机组进行一次调频,改善电力系统的频率特性。通过分析一次调频后电力系统所需满足的频率偏差及频率变化率,综合考虑各类储能(铅酸电池、磷酸铁锂电池、全钒液流电池、超级电容)的能量转化效率、响应时间对储能进行定容,建立储能电池辅助常规机组进行一次调频的经济效益模型。然后通过量化储能成本结构及收益,对各储能在不同控制方式(虚拟下垂控制策略、虚拟惯性控制策略、联合优化策略、考虑储能死区的联合优化策略)下参与电力系统一次调频的经济性进行评估。最后通过仿真实例,得出储能电池辅助常规机组进行一次调频时各控制策略所适用的储能电池类型。

关键词：一次调频储能电池类型控制策略频率特性全寿命周期经济性分析

考虑SOC均衡的储能电站一次调频协同控制方法

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电力科学与技术学报 2023年第6期38卷 105-114页

作者：陈宏贺悝谭庄熙李雄军李勇曲旺国网湖南综合能源服务有限公司湖南长沙410004 湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201 湖南迪泰尔综合能源规划设计有限公司湖南长沙410119 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

针对多个储能电站参与一次调频的稳定运行问题,提出一种考虑荷电状态(SOC)均衡需求的储能电站协同调频控制策略。首先,建立含多个储能电站的区域电网调频控制模型,并分析储能电站参与一次调频的基本控制规律。其次,根据系统调频动作区... 详细信息

针对多个储能电站参与一次调频的稳定运行问题,提出一种考虑荷电状态(SOC)均衡需求的储能电站协同调频控制策略。首先,建立含多个储能电站的区域电网调频控制模型,并分析储能电站参与一次调频的基本控制规律。其次,根据系统调频动作区和死区内的净功率变化,对不同工作阶段区间调频功率与SOC均衡功率的互补耦合特性进行分析,论证储能SOC均衡控制与调频需求协同响应的可行性,在此基础上设计储能的协同调频控制策略,并给出关键控制参数的设计方法。本文方法在改善分布式储能电站调频效果的同时,减小了储能电站SOC越限风险,使得其频率支撑能力更加稳定。最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效改善频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的荷电状态均衡。

关键词：储能电站一次调频荷电状态协同控制

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考虑储能调频死区的一次调频控制方法

电工技术学报 2019年第10期34卷 2102-2115页

作者：马智慧李欣然谭庄熙黄际元贺悝湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司长沙410015

提出一种考虑储能调频死区的综合一次调频控制方法。通过对常规机组调频死区机理分析,定义储能参与调频的死区限制,为充分发挥储能快速、精准响应在电网调频中的潜力,将储能调频死区的界限设置在常规机组死区的范围内,有效改善电网频率... 详细信息

提出一种考虑储能调频死区的综合一次调频控制方法。通过对常规机组调频死区机理分析,定义储能参与调频的死区限制,为充分发挥储能快速、精准响应在电网调频中的潜力,将储能调频死区的界限设置在常规机组死区的范围内,有效改善电网频率质量,并避免常规机组参与调频的频繁动作;通过分析虚拟下垂与虚拟惯性控制对电网频率的影响,提出一种将二者合理结合的控制方法,依据系统调频需求,选择相应的控制策略,以实现两种控制策略的协调运行及优势互补;为了约束储能功率输出,对虚拟下垂与虚拟惯性控制采用基于logistic函数的自适应控制规律,从而避免荷电状态(SOC)耗尽或饱和现象的发生。最后利用Matlab/Simulink对典型区域电网进行了仿真证明,结果表明所提控制策略可以有效改善频率质量,同时能明显减少常规机组的动作比例。

关键词：储能调频死区一次调频虚拟下垂控制虚拟惯性控制荷电状态