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基于交流微电网的蓄电池管理系统及储能控制策略设计

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基于交流微电网的蓄电池管理系统及储能控制策略设计

作者：毕丽静山东大学

学位级别：硕士

由于能源需求的增加,全球变暖,有限的能源资源,不断增长的能源依赖性都迫切要求传统电网架构,改变已有的模式,转向新能源的模式。由可再生能源进行发电的微网系统具有效率高,无污染,低损耗,并提高系统稳定性等诸多优点,所以正大量投入... 详细信息

由于能源需求的增加,全球变暖,有限的能源资源,不断增长的能源依赖性都迫切要求传统电网架构,改变已有的模式,转向新能源的模式。由可再生能源进行发电的微网系统具有效率高,无污染,低损耗,并提高系统稳定性等诸多优点,所以正大量投入使用。但是大量微网接入配电网不仅会造成配电网不稳定,而且在用电低谷期,还会造成配电网无力消耗微网系统输送的多余电量。为保证微电网并网运行的安全性、经济性,本文基于电池荷电状态(State of Charge,SOC)、配电网用电的峰平谷时段、以及短期负荷预测设计了并网储能控制策略,实现了微网并网运行的经济性与安全性以及对配电网的削峰填谷。设计并实现了电池管理系统(Battery Management System,BMS),重点研究对电池SOC的估算,为微网储能控制策略提供数据依据。主要研究内容包括:(1)三相交流微网储能系统设计。针对微网中的储能架构增加BMS,实时监测电池状态,为储能控制策略提供数据依据。(2)实现了电池SOC估算。研究扩展卡尔曼(Extended Kalman Filter,EKF)算法和无迹卡尔曼(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,将两种算法应用于电池SOC的估算,并引入电流和温度影响因素。采用MATLAB仿真实现,对其性能进行了比较。经验证,EKF与UKF算法,跟踪效果好,误差小,估算准确。但是,相比EKF,UKF算法更稳定,误差更小,效果更佳。(3)BMS的设计与实现。完成了单体电池电压、温度、电流的采集,并对电池进行耗散型均衡保护,故障检测,并实现BMS与上位机之间的通信。BMS不仅实现对电池的保护,同时也为微电网储能控制策略提供数据支撑。(4)并网储能系统控制策略设计。基于配电网用电峰谷时期,电池SOC,以及短期负荷预测进行并网储能系统控制策略设计。根据电网用电峰平谷时期以及电池SOC决定电池的充放电状态;根据短期负荷预测决定充放电的功率大小。实现在用电高峰期时,尽量向配电网售电,以获得经济效益;在用电低谷期时尽量从配电网购电,储存起来;在用电平时段,根据下一时段用电情况,选择相应的策略。既实现了电网的经济稳定运行,保证电池的安全,也对配电网起到了一定的削峰填谷的作用。

关键词：并网储能控制策略 SOC估算 EKF UKF 电池管理系统

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含风电的微网混合储能控制策略研究

含风电的微网混合储能控制策略研究

作者：李锋重庆大学

学位级别：硕士

随着国民经济的不断发展，能源需求快速增长，在环境保护、能源枯竭等多重压力下，分布式能源得到了广泛关注。将分布式电源以微网的方式接入到大电网，既能减小分布式电源对配电网安全运行的影响,又能实现分布式电源的“即插即用”，... 详细信息

随着国民经济的不断发展，能源需求快速增长，在环境保护、能源枯竭等多重压力下，分布式能源得到了广泛关注。将分布式电源以微网的方式接入到大电网，既能减小分布式电源对配电网安全运行的影响,又能实现分布式电源的“即插即用”，最大限度发挥分布式发电技术的效益和价值。但当微网并网运行时，因风电等间歇性能源出力的随机性和负荷投切的不确定性，导致微网与主网间的交换功率大幅波动，影响主网潮流分布。将储能系统应用于微网，能够起提供短时供电、电力调峰、改善微网电能质量和提升微源性能等作用，是抑制随机性微源输出功率波动的有效方法，具有较大的经济技术优势。本文以含风电和混合储能系统的微网为研究对象，研究微网并网模式下混合储能系统的控制策略。首先，研究了风力发电系统的详细运行模型及控制方法。以小型永磁直驱风力发电系统代表间歇性微源，详细研究了采用双PWM变流电路的控制策略：电机侧变流器采用转速电流双闭环控制，并改进了变步长爬山搜索法，获取最大风能;电网侧变流器采用电压电流双闭环控制，实现入网功率解耦控制和直流侧电压稳定。其次，研究了蓄电池-超级电容器混合储能系统的详细运行模型及控制方法。混合储能系统采用蓄电池DC/DC变换器+超级电容器DC/DC变换器+DC/AC变流器结构，提出了基于变滑动平均滤波法的混合储能系统能量管理策略，即超级电容器承担抑制微网内功率波动的高频部分，蓄电池承担微网内功率波动的平滑部分;设计了蓄电池双向DC/DC变换器的有功电流双闭环控制器，实现了蓄电池充放电控制;设计了超级电容器双向DC/DC变换器的电压电流双闭环控制器，实现了直流侧电压稳定和超级电容器充放电控制;设计了DC/AC变流器的PQ控制，使输出功率快速响应指令变化。然后，提出了基于分层控制的微网混合储能有功和无功控制策略。当微网并网运行时，抑制微网与配电网间的交换功率波动，减小对配电网潮流分布的影响。最后，基于Matlab/Simulink软件搭建了永磁直驱风力发电和混合储能系统的仿真测试模型，并对其性能进行测试。在此基础上组建了微网混合储能系统仿真实验平台，在微网并网模式下进行了仿真实验，仿真结果证明了控制策略的正确性和有效性。

关键词：微网风电混合储能系统变滑动平均滤波法储能控制策略

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计及储能控制策略的有源配电网可靠性评估

计及储能控制策略的有源配电网可靠性评估

作者：王步云华南理工大学

学位级别：硕士

配电网故障后恢复供电是智能电网的核心功能,根据用户重要性快速有序恢复供电对配电网经济安全运行具有重要意义。储能系统的迅速发展将使得用户和电网的可靠性不断提升,而现有的负荷重要程度没有量化和储能控制策略较为单一,难以适用... 详细信息

配电网故障后恢复供电是智能电网的核心功能,根据用户重要性快速有序恢复供电对配电网经济安全运行具有重要意义。储能系统的迅速发展将使得用户和电网的可靠性不断提升,而现有的负荷重要程度没有量化和储能控制策略较为单一,难以适用不同场合的应用需求。因此,本文结合用户特性对储能控制策略开展研究,建立了全面客观的负荷重要程度指标体系对用户进行量化排序,并在此基础上设计考虑负荷重要程度的有源配电网的储能控制策略,有选择性地提高重要用户或系统可靠性,为故障后有序恢复供电提供决策参考。本文首先介绍并选取一系列实用、准确反映配电网可靠性的评估指标,介绍配电网可靠性评估的常用方法及其各种方法的优缺点及适用范围,并着重叙述了序贯蒙特卡洛法的仿真流程。分析了含储能系统的有源配电网的特点,并比较其与传统配电网在可靠性评估模型及流程的区别,为全文的研究奠定理论基础。然后,针对现阶段用于可靠性评估的负荷分类方法较为主观,评估结果难以量化的问题,本文建立了负荷重要性综合评估模型。模型通过设计全面系统的负荷重要性评估指标体系,综合考虑用户的负荷特征以及历史可靠性水平,采用改进序关系法对负荷重要性进行量化评估,得到区域内负荷的重要性评估值及其排序结果,该评估结果可作为故障后用户恢复供电顺序的决策依据,最大程度降低停电损失。实例证明,负荷综合评估指标模型能够客观准确地对区域内用户的重要性进行量化评估,是对当前常规负荷分类方法的有效补充。在此基础上,根据负荷重要性评估结果,并结合储能系统的运行特性,提出了两种适用于不同应用场合的考虑负荷重要性的储能控制策略。在确保按负荷重要性进行供电的原则上,这两种策略分别实现以最大限度保证重要负荷供电,或者以保证区域内整体可靠性最优的目的,解决了现有储能控制策略忽略负荷重要性的缺陷,提高了储能系统应用的灵活性。实例证明,配置储能系统能够有效地提高配电网可靠性,不同的储能控制策略对负荷和系统的可靠性有很大影响,本文提出的两种故障后储能控制策略能够根据负荷重要程度有序供电,适用于不同配电网的运行需求。

关键词：储能控制策略负荷重要性有源配电网可靠性评估

考虑充电次数约束与光伏出力曲线包络线的储能控制策略

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广东电力 2018年第7期31卷 36-41页

作者：马静沈玉明刘青周静姝国网安徽省电力公司经济技术研究院安徽合肥230022

为缓解光伏发电并网给电力系统带来的调峰压力,提高电力系统供电质量,基于光伏发电出力曲线,首先计算满足充电次数约束的功率阈值,然后采用3次样条插值算法和单调分段3次多项式插值法获得光伏出力曲线的包络线,最后综合光伏发电削峰控... 详细信息

为缓解光伏发电并网给电力系统带来的调峰压力,提高电力系统供电质量,基于光伏发电出力曲线,首先计算满足充电次数约束的功率阈值,然后采用3次样条插值算法和单调分段3次多项式插值法获得光伏出力曲线的包络线,最后综合光伏发电削峰控制和波动平抑控制,提出一种考虑充电次数约束和光伏出力曲线包络线的储能控制策略。该储能控制策略在考虑储能装置寿命的条件下,对光伏发电输出功率进行削峰与补偿,改善了光伏发电的出力特性。算例表明,所提储能控制策略明显减小了光伏出力曲线的越限幅值总和及波动越限概率,提高了电网运行的安全性和可靠性。同时,根据储能装置充放电曲线,能够获得光伏发电对储能容量的需求,这为储能装置的容量优化配置提供了理论支持。

关键词：储能控制策略光伏发电削峰波动平抑包络线

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用于跟踪风电计划出力的储能控制策略综述

电工技术 2023年第8期 41-44页

作者：李佳恒华北水利水电大学河南郑州450045

风电自身的波动性和不可准确预测性导致其难以有效执行调度计划,很可能出现实际并网功率与计划功率存在较大偏差的情况,使电力系统的稳定运行面临严峻挑战。储能作为一种高效灵活的能量转换手段,为提高风电的可调度性提供了新的解决途... 详细信息

风电自身的波动性和不可准确预测性导致其难以有效执行调度计划,很可能出现实际并网功率与计划功率存在较大偏差的情况,使电力系统的稳定运行面临严峻挑战。储能作为一种高效灵活的能量转换手段,为提高风电的可调度性提供了新的解决途径。以风储系统跟踪计划出力原理和获取储能指令功率两部分介绍了该领域的研究现状,并对其做出评价,最后展望了未来的发展趋势。

关键词：风电场跟踪计划出力储能控制策略

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计及储能控制策略的有源配电网可靠性评估

自动化与仪器仪表 2018年第11期 198-202页

作者：王步云华南理工大学电力学院

储能系统能够在配电网发生故障时对负荷供电,故障后采用的储能控制策略对负荷和系统的可靠性有很大影响。针对现有储能控制策略较为单一,应用时不够灵活,并且没有考虑负荷重要程度的问题,本文设计了考虑负荷重要程度的储能控制策略。首... 详细信息

储能系统能够在配电网发生故障时对负荷供电,故障后采用的储能控制策略对负荷和系统的可靠性有很大影响。针对现有储能控制策略较为单一,应用时不够灵活,并且没有考虑负荷重要程度的问题,本文设计了考虑负荷重要程度的储能控制策略。首先,设计负荷重要程度评价指标体系,并建立基于改进序关系法的负荷重要性综合评估模型;然后,根据重要性评估结果,并结合储能系统的运行特性制定储能控制策略;最后,将储能控制策略嵌入到改进蒙特卡洛的有源配电网可靠性评估流程中,实现计及储能控制策略的有源配电网可靠性评估。以IEEE-RBTS仿真系统为例,说明了方法的有效性和实用性。

关键词：储能控制策略负荷重要性可靠性评估

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光伏直流微电网超级电容储能控制策略分析

计及特征次谐波治理的铁路网侧储能系统控制策略

科学与信息化 2020年第31期 79-79页

作者：蒋军胜国三峡新能源(集团)股份有限公司西北分公司甘肃兰州 730000

光伏直流微电网的工作模式主要包括离网模式和并网模式,在离网模式当中,改变负荷和电源功率之后,母线电压会产生较大的波动.在并网模式当中会产生低次谐波,导致并网电流发生脉动,降低了电能质量.本文提出了光伏直流微电网超级电容储能... 详细信息

光伏直流微电网的工作模式主要包括离网模式和并网模式,在离网模式当中,改变负荷和电源功率之后,母线电压会产生较大的波动.在并网模式当中会产生低次谐波,导致并网电流发生脉动,降低了电能质量.本文提出了光伏直流微电网超级电容储能控制策略,保障电能质量.

关键词：光伏直流微电网超级电容储能控制策略

来源：评论

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中国电力 2022年第7期55卷 33-41页

作者：贺彦强王英陈小强陈剑箫兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对电气化铁路节能增效及谐波治理问题,提出一种考虑特征次谐波治理的铁路牵引网侧储能系统控制策略。首先,分析牵引网侧储能系统接入方案并对其工作模态进行划分;其次,根据牵引负荷特征次谐波分布规律,推导网侧储能系统削峰填谷及特... 详细信息

针对电气化铁路节能增效及谐波治理问题,提出一种考虑特征次谐波治理的铁路牵引网侧储能系统控制策略。首先,分析牵引网侧储能系统接入方案并对其工作模态进行划分;其次,根据牵引负荷特征次谐波分布规律,推导网侧储能系统削峰填谷及特征次谐波治理方法;然后,提出一种计及网侧特征次谐波抑制的超级电容储能系统控制策略;最后,通过多工况下仿真测试,验证了所提策略的可行性。结果表明,所提策略能有效回收再生制动能量,减小网侧功率波动,抑制网侧特征次谐波。

关键词：电气化铁路再生制动能量回收特征次谐波治理超级电容储能储能控制策略

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并网储能系统控制策略研究

电源技术 2019年第7期43卷 1161-1163,1171页

作者：袁绍民游峰钱艳婷常宏江子烨力神动力电池系统有限公司天津300384

针对电站级储能系统,研究了能量管理系统控制系统架构,讨论了储能能量管理系统的控制策略,包括削峰填谷、计划跟踪、平滑功率、负载跟踪、电池保护、功率分配以及各个策略之间的关系,并以典型案例的形式介绍了一种削峰填谷储能电站的实... 详细信息

针对电站级储能系统,研究了能量管理系统控制系统架构,讨论了储能能量管理系统的控制策略,包括削峰填谷、计划跟踪、平滑功率、负载跟踪、电池保护、功率分配以及各个策略之间的关系,并以典型案例的形式介绍了一种削峰填谷储能电站的实际应用情况。

关键词：并网储能系统能量管理系统储能管理策略储能控制策略