针对独立微电网中储能变流器控制策略进行研究。传统的下垂控制能够实现变流器的输出功率均分,但无法维持各储能单元荷电状态SOC(state of charge)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过引入SOC调节模块,使得能量从SOC较高的单元转移至...针对独立微电网中储能变流器控制策略进行研究。传统的下垂控制能够实现变流器的输出功率均分,但无法维持各储能单元荷电状态SOC(state of charge)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过引入SOC调节模块,使得能量从SOC较高的单元转移至SOC较低的单元,从而实现各单元的SOC均衡,同时保留了传统下垂控制的功率均分和无需互联线的优点。通过建立系统的双环控制模型,详细分析了SOC调节系数选择对系统性能的影响。最后搭建100 k VA微网实验平台,验证了所提控制策略的有效性。展开更多
为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单...为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况,在频率变化初期多组储能单元考虑健康状态共同出力,减小频率恶化程度;在频率恢复期,考虑各储能单元自身荷电状态、健康状态,在保证储能调频效果的同时,使各储能单元均处于健康工作状态,提高了储能系统的安全性和经济性。最后搭建了区域电网一次调频模型,通过阶跃和连续扰动验证了策略的有效性。展开更多
针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反...针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反激变换器作为顶层均衡模块,底层和顶层模块的控制相互独立,有效地提高了整体的能量转换效率和均衡速度。在MATLAB环境下,搭建了仿真模型,并与传统的cuk电路均衡策略进行了对比仿真分析,验证了所提均衡策略的有效性。展开更多
随着可再生能源比例增加,电网新建储能电站成为提升系统频率稳定性的重要手段。针对电网中分布式储能电站(distributedenergystoragestations,DESS)参与一次调频面临的荷电状态均衡问题,提出了一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)一...随着可再生能源比例增加,电网新建储能电站成为提升系统频率稳定性的重要手段。针对电网中分布式储能电站(distributedenergystoragestations,DESS)参与一次调频面临的荷电状态均衡问题,提出了一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)一致性的DESS协同控制策略。首先,构建了含分布式储能电站的区域电网调频模型,分析了传统调频控制方法的特点,并讨论了储能在高渗透率新能源电网中的调频及一致性控制需求;其次,分析了电网调频需求与DESS的SOC一致性调整需求之间的耦合关系,设计了基于一致性原理的SOC分布式控制策略,进而构建了兼顾两种需求的DESS一次调频协同控制方法,详细分析了关键控制参数的设计原则与取值方法。最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行了仿真验证,结果表明:所提控制策略可以有效改善电网频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的SOC一致性调节,减小了DESS集群的SOC越限风险,增强了其聚合控制效果。展开更多
针对目前储能锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)难以估计准确的问题,提出一种带滞环单元的一阶RC等效电路模型,考虑受到电池的迟滞现象的影响,将电池滞回电压作为独立参数提取出来,并根据电路模型推导状态方程和观测方程,通过实...针对目前储能锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)难以估计准确的问题,提出一种带滞环单元的一阶RC等效电路模型,考虑受到电池的迟滞现象的影响,将电池滞回电压作为独立参数提取出来,并根据电路模型推导状态方程和观测方程,通过实验得到充电状态和放电状态下的开路电压与荷电状态的拟合曲线。采用基于UD分解的快速递推最小二乘法(FUDRLS)在线辨识模型参数,仿真证明迭代平滑可变滤波算法(ISVSF),结合该模型不仅有最高估计精度,还有较快运算速度。最后通过电池实验平台设置大小相等、方向相反的充放电电流,模拟储能电站恒功率削峰填谷的工况,将SOC估计值与实际值进行比较,实验结果表明,该模型和方法有较高的估计精度且初始误差修正能力强,可用于储能电站BMS。展开更多
当多个分布式电源(distributed generation,DG)并联运行时,传统的下垂控制能实现各DG的输出功率均分,但无法维持储能单元荷电状态(state of charge,SOC)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过设计变下垂系数并引入SOC功率指令项,改变D...当多个分布式电源(distributed generation,DG)并联运行时,传统的下垂控制能实现各DG的输出功率均分,但无法维持储能单元荷电状态(state of charge,SOC)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过设计变下垂系数并引入SOC功率指令项,改变DG各单元的下垂曲线,从而使SOC较高的单元输出更多功率,反之SOC较低单元则输出功率较少,最终在空载和负载情况下均可实现各单元的SOC均衡,同时保留传统下垂控制无需互联线的优点。以2台DG并联带载为例,通过求解微分方程得到SOC均衡算式的解析结果,并通过建立控制模型分析SOC变化和参数选择对系统稳态和动态性能的影响,最后搭建100 kVA的DG并联实验平台,验证该文提出控制策略的有效性。展开更多
Lithium element has attracted remarkable attraction for energy storage devices, over the past 30 years. Lithium is a light element and exhibits the low atomic number 3, just after hydrogen and helium in the periodic t...Lithium element has attracted remarkable attraction for energy storage devices, over the past 30 years. Lithium is a light element and exhibits the low atomic number 3, just after hydrogen and helium in the periodic table. The lithium atom has a strong tendency to release one electron and constitute a positive charge, as Li<sup> </sup>. Initially, lithium metal was employed as a negative electrode, which released electrons. However, it was observed that its structure changed after the repetition of charge-discharge cycles. To remedy this, the cathode mainly consisted of layer metal oxide and olive, e.g., cobalt oxide, LiFePO<sub>4</sub>, etc., along with some contents of lithium, while the anode was assembled by graphite and silicon, etc. Moreover, the electrolyte was prepared using the lithium salt in a suitable solvent to attain a greater concentration of lithium ions. Owing to the lithium ions’ role, the battery’s name was mentioned as a lithium-ion battery. Herein, the presented work describes the working and operational mechanism of the lithium-ion battery. Further, the lithium-ion batteries’ general view and future prospects have also been elaborated.展开更多
电池的欧姆阻抗(R_s)、电荷传递阻抗(R_(ct))和离子扩散阻抗(Z_w)等信息是判断储能电池功能状态的有效方法之一,这些信息可以通过恒流模式电化学阻抗谱(GEIS)来实现,因为GEIS更接近电池真实状态.本文采用恒流模式电化学阻抗(GEIS)方法...电池的欧姆阻抗(R_s)、电荷传递阻抗(R_(ct))和离子扩散阻抗(Z_w)等信息是判断储能电池功能状态的有效方法之一,这些信息可以通过恒流模式电化学阻抗谱(GEIS)来实现,因为GEIS更接近电池真实状态.本文采用恒流模式电化学阻抗(GEIS)方法研究了1700 mA h磷酸铁锂(LiFePO_4)电池在不同温度下扰动信号正弦电流幅值的变化,以及在不同荷电状态(SOC)和不同温度下电池阻抗特性变化规律.实验结果表明,正弦电流最佳幅值随着温度升高而增大,而SOC与温度对电池的性能都有影响.相同温度下,Rs随着SOC增加稍有增加;Zw随着SOC增大而减小;Rct在0~40%SOC和60%~100%SOC区间内明显减少,在40%~60%SOC区间内呈增大趋势.在0~50℃下,R_s,R_(ct)和Z_w均随着温度升高而降低.电池阻抗特性受温度的影响比SOC影响更加显著.因此,电池在不同SOC和温度下阻抗特性能有效地反映电池内部极化状态,从而可预测储能电池的功能状态.展开更多
为了增强直流微电网中分布式储能系统的惯性,并在线路阻抗不匹配的情况下实现各储能单元(energy storage unit,ESU)的荷电状态(state of charge,SOC)均衡,提出一种基于虚拟直流电机(virtual DC machine,VDCM)的分布式储能系统能量动态...为了增强直流微电网中分布式储能系统的惯性,并在线路阻抗不匹配的情况下实现各储能单元(energy storage unit,ESU)的荷电状态(state of charge,SOC)均衡,提出一种基于虚拟直流电机(virtual DC machine,VDCM)的分布式储能系统能量动态分配策略。首先,将VDCM技术应用到储能侧控制中,利用VDCM的输出特性增强系统的抗扰能力。然后,利用电枢回路方程输出特性,并根据储能系统能量分配需求,动态设计虚拟电枢电阻,使其可随SOC在规定界限内自适应变化,实时调整各变换器的输出功率,并引入压降调节因子动态微调各变换器输出虚拟压降至相等,从而补偿线路阻抗的不匹配度,实现各ESU的SOC均衡。此外,采用一致性算法在相邻ESU间获得所需平均值信息,增强系统的可扩展性。最后,搭建光伏多储能直流微电网系统模型,仿真和实验结果验证了所提控制策略的合理性和有效性。展开更多
文摘针对独立微电网中储能变流器控制策略进行研究。传统的下垂控制能够实现变流器的输出功率均分,但无法维持各储能单元荷电状态SOC(state of charge)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过引入SOC调节模块,使得能量从SOC较高的单元转移至SOC较低的单元,从而实现各单元的SOC均衡,同时保留了传统下垂控制的功率均分和无需互联线的优点。通过建立系统的双环控制模型,详细分析了SOC调节系数选择对系统性能的影响。最后搭建100 k VA微网实验平台,验证了所提控制策略的有效性。
文摘为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况,在频率变化初期多组储能单元考虑健康状态共同出力,减小频率恶化程度;在频率恢复期,考虑各储能单元自身荷电状态、健康状态,在保证储能调频效果的同时,使各储能单元均处于健康工作状态,提高了储能系统的安全性和经济性。最后搭建了区域电网一次调频模型,通过阶跃和连续扰动验证了策略的有效性。
文摘针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反激变换器作为顶层均衡模块,底层和顶层模块的控制相互独立,有效地提高了整体的能量转换效率和均衡速度。在MATLAB环境下,搭建了仿真模型,并与传统的cuk电路均衡策略进行了对比仿真分析,验证了所提均衡策略的有效性。
文摘随着可再生能源比例增加,电网新建储能电站成为提升系统频率稳定性的重要手段。针对电网中分布式储能电站(distributedenergystoragestations,DESS)参与一次调频面临的荷电状态均衡问题,提出了一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)一致性的DESS协同控制策略。首先,构建了含分布式储能电站的区域电网调频模型,分析了传统调频控制方法的特点,并讨论了储能在高渗透率新能源电网中的调频及一致性控制需求;其次,分析了电网调频需求与DESS的SOC一致性调整需求之间的耦合关系,设计了基于一致性原理的SOC分布式控制策略,进而构建了兼顾两种需求的DESS一次调频协同控制方法,详细分析了关键控制参数的设计原则与取值方法。最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行了仿真验证,结果表明:所提控制策略可以有效改善电网频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的SOC一致性调节,减小了DESS集群的SOC越限风险,增强了其聚合控制效果。
文摘针对目前储能锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)难以估计准确的问题,提出一种带滞环单元的一阶RC等效电路模型,考虑受到电池的迟滞现象的影响,将电池滞回电压作为独立参数提取出来,并根据电路模型推导状态方程和观测方程,通过实验得到充电状态和放电状态下的开路电压与荷电状态的拟合曲线。采用基于UD分解的快速递推最小二乘法(FUDRLS)在线辨识模型参数,仿真证明迭代平滑可变滤波算法(ISVSF),结合该模型不仅有最高估计精度,还有较快运算速度。最后通过电池实验平台设置大小相等、方向相反的充放电电流,模拟储能电站恒功率削峰填谷的工况,将SOC估计值与实际值进行比较,实验结果表明,该模型和方法有较高的估计精度且初始误差修正能力强,可用于储能电站BMS。
文摘当多个分布式电源(distributed generation,DG)并联运行时,传统的下垂控制能实现各DG的输出功率均分,但无法维持储能单元荷电状态(state of charge,SOC)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过设计变下垂系数并引入SOC功率指令项,改变DG各单元的下垂曲线,从而使SOC较高的单元输出更多功率,反之SOC较低单元则输出功率较少,最终在空载和负载情况下均可实现各单元的SOC均衡,同时保留传统下垂控制无需互联线的优点。以2台DG并联带载为例,通过求解微分方程得到SOC均衡算式的解析结果,并通过建立控制模型分析SOC变化和参数选择对系统稳态和动态性能的影响,最后搭建100 kVA的DG并联实验平台,验证该文提出控制策略的有效性。
文摘Lithium element has attracted remarkable attraction for energy storage devices, over the past 30 years. Lithium is a light element and exhibits the low atomic number 3, just after hydrogen and helium in the periodic table. The lithium atom has a strong tendency to release one electron and constitute a positive charge, as Li<sup> </sup>. Initially, lithium metal was employed as a negative electrode, which released electrons. However, it was observed that its structure changed after the repetition of charge-discharge cycles. To remedy this, the cathode mainly consisted of layer metal oxide and olive, e.g., cobalt oxide, LiFePO<sub>4</sub>, etc., along with some contents of lithium, while the anode was assembled by graphite and silicon, etc. Moreover, the electrolyte was prepared using the lithium salt in a suitable solvent to attain a greater concentration of lithium ions. Owing to the lithium ions’ role, the battery’s name was mentioned as a lithium-ion battery. Herein, the presented work describes the working and operational mechanism of the lithium-ion battery. Further, the lithium-ion batteries’ general view and future prospects have also been elaborated.
文摘电池的欧姆阻抗(R_s)、电荷传递阻抗(R_(ct))和离子扩散阻抗(Z_w)等信息是判断储能电池功能状态的有效方法之一,这些信息可以通过恒流模式电化学阻抗谱(GEIS)来实现,因为GEIS更接近电池真实状态.本文采用恒流模式电化学阻抗(GEIS)方法研究了1700 mA h磷酸铁锂(LiFePO_4)电池在不同温度下扰动信号正弦电流幅值的变化,以及在不同荷电状态(SOC)和不同温度下电池阻抗特性变化规律.实验结果表明,正弦电流最佳幅值随着温度升高而增大,而SOC与温度对电池的性能都有影响.相同温度下,Rs随着SOC增加稍有增加;Zw随着SOC增大而减小;Rct在0~40%SOC和60%~100%SOC区间内明显减少,在40%~60%SOC区间内呈增大趋势.在0~50℃下,R_s,R_(ct)和Z_w均随着温度升高而降低.电池阻抗特性受温度的影响比SOC影响更加显著.因此,电池在不同SOC和温度下阻抗特性能有效地反映电池内部极化状态,从而可预测储能电池的功能状态.
文摘为了增强直流微电网中分布式储能系统的惯性,并在线路阻抗不匹配的情况下实现各储能单元(energy storage unit,ESU)的荷电状态(state of charge,SOC)均衡,提出一种基于虚拟直流电机(virtual DC machine,VDCM)的分布式储能系统能量动态分配策略。首先,将VDCM技术应用到储能侧控制中,利用VDCM的输出特性增强系统的抗扰能力。然后,利用电枢回路方程输出特性,并根据储能系统能量分配需求,动态设计虚拟电枢电阻,使其可随SOC在规定界限内自适应变化,实时调整各变换器的输出功率,并引入压降调节因子动态微调各变换器输出虚拟压降至相等,从而补偿线路阻抗的不匹配度,实现各ESU的SOC均衡。此外,采用一致性算法在相邻ESU间获得所需平均值信息,增强系统的可扩展性。最后,搭建光伏多储能直流微电网系统模型,仿真和实验结果验证了所提控制策略的合理性和有效性。
