平抑风电波动的混合储能系统控制方法 全文替换
发布时间：2021-01-27 15:44
采用高功率密度的超级电容器和高能量密度的锂电池组成的混合储能系统平抑风电输出功率波动。通过滑动平均滤波获得并网功率与混合储能系统参考功率,采用离散傅里叶变换将混合储能系统参考功率分解,分别将高频信号和低频信号分配给超级电容器和锂电池。采用模糊控制方法对储能的荷电状态进行调节,实现功率的优化分配。仿真结果表明,所提出的控制策略能有效地平滑风力发电出力波动,同时保证储能设备的荷电状态维持在合理范围内。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?风储系统结构??１．２整个系统的控制策略结构??
究与设计??ｚａｚｚ??器、变换器及电网组成。风电场直接连到交流母线。超级电容??器和锂电池先经过ＤＣ／ＤＣ变换器与直流母线相连，然后经过??ＤＣ／ＡＣ变换器与交流母线相连。其中，为风电输出功率，??Ｐ／ｔ）为期望并网功率，而ＰＵ０为混合储能系统的参考功率。当??风电功率小于期望并网功率时，功率缺额由混合储能放电补??充；当风电功率大于期望并网功率时，多余的功率由混合储能??系统吸收。??图１?风储系统结构??１．２整个系统的控制策略结构??图２所示为整个系统的控制策略结构。先将风电输出功率??Ｐ办经滑动平均滤波后的并网功率■输出电网。用离散傅里??叶变换分解混合储能参考功率，获得相应的低频分量和高频??分量，确定锂电池的参考功率和超级电容器参考功率??Ｕ０。为了使储能设备不过度充放，保证储能设备的荷电状态??在合理范围内，增加了荷电状态模糊控制。以储能设备的荷电??状态和参考功率为模糊控制器的输入，最后得到储能设备的修??正功率，其中下标ｘ为ｓｃ时表示超级电容器，ｘ为ｂａｔ时??表示锂电池，下同。最后将储能设备的参考功率修正功??率ＡＰＪｔ）相加，得到调整后的储能设备充放电功率Ｐ＃）。??％??图２?控制策略结构??１．３用离散傅里叶变换分配混合储能系统功率??首先利用滑动平均算法，并选取能够使风电功率达到并??网标准的窗口长度，再将风电输出功率和滑动平均滤波后得??到的并网功率做差，其差值是混合储能的参考功率ＰＵｔ）。而??Ｋｔ）可以视为采样点数为Ｎ、采样周期为ｒ、采样频率为ｆ的??时域离散信号，即ＪＵＰＴ看成是以ＮＴ为周期的信号，经过离??散傅里叶变换可将混合储能的参考功率信号变换成基频周期??
备放电??则应当减小储能的放电功率；当荷电状态适中时，储能应当按??指令正常进行充电和放电。??以储能设备的荷电状态和参考功率作为模糊控制器的输??人，但在进行模糊控制之前，需要对模糊输人归一化。储能荷??电状态隶属度函数如下：??ｓ〇ｃｘ，ｍ?（；??式中：ｓｏｃｕ为ｓｏｃ的期望值。??储能参考功率参考隶属度函数如下：??ｍａｘ［＾Ｌ；Ｐｉｒｅｆ（ｆ）］?Ｐｘｆｅｆ｛ｔ）＾〇??式中：ＪＶ和匕分别为储能设备输出功率上下限。??将归一化后的４和＆作为模糊控制器的输人量，如图３??（ａ）所示，其论域［＿?１，１］均为连续论域。心模糊集为丨ＮＢ（负大），??ＮＭ（负中），ＺＯ（零），ＰＭ（正中），ＰＢ（正大）｝。４的模糊集为｛ＮＢ??（非常低），ＺＯ（适中），ＰＢ（非常高）｝。输出量为功率修正参数??如图３（ｂ）所示，离散论域为［－１，－０．６，０，０．６，１］，模糊集为??｛ＮＢ（负大），ＮＭ（负中），ＺＯ（零），ＰＭ（正中），ＰＢ（正大）｝。??ＮＢ??ＺＯ??ＰＢ??（ａ）输入量隶属度函数??ＮＭ?ＺＯ?ＰＭ??ＰＢ??＝ｃ??－０．２??（ｂ）输出量隶属度函数??图３?输入量和输出量隶属度函数??模糊规则如表１所示。??表１?模糊控制规则??Ａ，??Ｋｘ??ＮＢ??ＮＭ??ＺＯ??ＰＭ??ＰＢ??ＮＢ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＮＭ??ＮＢ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＰＢ??ＰＢ??ＰＭ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??图３中的ａｉ和电值由储能设备荷电状态的上下限决定。??当锂电池的５０（＾上下限为０．２？０．８时，玛＝０．６５，灸＝０．２５。当超??级电容器的５
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰. 电力系统保护与控制. 2019(07)
[2]基于变分模态分解和Hilbert变换的平滑风电出力混合储能容量优化配置[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰,郝勇奇. 电测与仪表. 2019(01)
[3]基于双层功率分解的混合储能系统容量配置[J]. 王跃,吕林,朱雨薇. 电力建设. 2016(12)
[4]基于离散傅里叶变换的孤岛型微电网混合储能优化配置[J]. 李龙云,胡博,谢开贵,蒋泽甫,马冲. 电力系统自动化. 2016(12)
[5]基于小波分频与双层模糊控制的多类型储能系统平滑策略[J]. 吕超贤,李欣然,户龙辉,尹丽,胡京. 电力系统自动化. 2015(02)
[6]基于经验模态分解的混合储能系统功率分配方法[J]. 韩晓娟,田春光,程成,张浩,马会萌. 太阳能学报. 2014(10)
[7]平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统设计[J]. 张国驹,唐西胜,齐智平. 电力系统自动化. 2011(20)
[8]超级电容器蓄电池混合储能独立光伏系统研究[J]. 唐西胜,武鑫,齐智平. 太阳能学报. 2007(02)
本文编号：3003306
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?风储系统结构??１．２整个系统的控制策略结构??
究与设计??ｚａｚｚ??器、变换器及电网组成。风电场直接连到交流母线。超级电容??器和锂电池先经过ＤＣ／ＤＣ变换器与直流母线相连，然后经过??ＤＣ／ＡＣ变换器与交流母线相连。其中，为风电输出功率，??Ｐ／ｔ）为期望并网功率，而ＰＵ０为混合储能系统的参考功率。当??风电功率小于期望并网功率时，功率缺额由混合储能放电补??充；当风电功率大于期望并网功率时，多余的功率由混合储能??系统吸收。??图１?风储系统结构??１．２整个系统的控制策略结构??图２所示为整个系统的控制策略结构。先将风电输出功率??Ｐ办经滑动平均滤波后的并网功率■输出电网。用离散傅里??叶变换分解混合储能参考功率，获得相应的低频分量和高频??分量，确定锂电池的参考功率和超级电容器参考功率??Ｕ０。为了使储能设备不过度充放，保证储能设备的荷电状态??在合理范围内，增加了荷电状态模糊控制。以储能设备的荷电??状态和参考功率为模糊控制器的输入，最后得到储能设备的修??正功率，其中下标ｘ为ｓｃ时表示超级电容器，ｘ为ｂａｔ时??表示锂电池，下同。最后将储能设备的参考功率修正功??率ＡＰＪｔ）相加，得到调整后的储能设备充放电功率Ｐ＃）。??％??图２?控制策略结构??１．３用离散傅里叶变换分配混合储能系统功率??首先利用滑动平均算法，并选取能够使风电功率达到并??网标准的窗口长度，再将风电输出功率和滑动平均滤波后得??到的并网功率做差，其差值是混合储能的参考功率ＰＵｔ）。而??Ｋｔ）可以视为采样点数为Ｎ、采样周期为ｒ、采样频率为ｆ的??时域离散信号，即ＪＵＰＴ看成是以ＮＴ为周期的信号，经过离??散傅里叶变换可将混合储能的参考功率信号变换成基频周期??
备放电??则应当减小储能的放电功率；当荷电状态适中时，储能应当按??指令正常进行充电和放电。??以储能设备的荷电状态和参考功率作为模糊控制器的输??人，但在进行模糊控制之前，需要对模糊输人归一化。储能荷??电状态隶属度函数如下：??ｓ〇ｃｘ，ｍ?（；??式中：ｓｏｃｕ为ｓｏｃ的期望值。??储能参考功率参考隶属度函数如下：??ｍａｘ［＾Ｌ；Ｐｉｒｅｆ（ｆ）］?Ｐｘｆｅｆ｛ｔ）＾〇??式中：ＪＶ和匕分别为储能设备输出功率上下限。??将归一化后的４和＆作为模糊控制器的输人量，如图３??（ａ）所示，其论域［＿?１，１］均为连续论域。心模糊集为丨ＮＢ（负大），??ＮＭ（负中），ＺＯ（零），ＰＭ（正中），ＰＢ（正大）｝。４的模糊集为｛ＮＢ??（非常低），ＺＯ（适中），ＰＢ（非常高）｝。输出量为功率修正参数??如图３（ｂ）所示，离散论域为［－１，－０．６，０，０．６，１］，模糊集为??｛ＮＢ（负大），ＮＭ（负中），ＺＯ（零），ＰＭ（正中），ＰＢ（正大）｝。??ＮＢ??ＺＯ??ＰＢ??（ａ）输入量隶属度函数??ＮＭ?ＺＯ?ＰＭ??ＰＢ??＝ｃ??－０．２??（ｂ）输出量隶属度函数??图３?输入量和输出量隶属度函数??模糊规则如表１所示。??表１?模糊控制规则??Ａ，??Ｋｘ??ＮＢ??ＮＭ??ＺＯ??ＰＭ??ＰＢ??ＮＢ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＮＭ??ＮＢ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??ＰＢ??ＰＢ??ＰＭ??ＺＯ??ＺＯ??ＺＯ??图３中的ａｉ和电值由储能设备荷电状态的上下限决定。??当锂电池的５０（＾上下限为０．２？０．８时，玛＝０．６５，灸＝０．２５。当超??级电容器的５
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰. 电力系统保护与控制. 2019(07)
[2]基于变分模态分解和Hilbert变换的平滑风电出力混合储能容量优化配置[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰,郝勇奇. 电测与仪表. 2019(01)
[3]基于双层功率分解的混合储能系统容量配置[J]. 王跃,吕林,朱雨薇. 电力建设. 2016(12)
[4]基于离散傅里叶变换的孤岛型微电网混合储能优化配置[J]. 李龙云,胡博,谢开贵,蒋泽甫,马冲. 电力系统自动化. 2016(12)
[5]基于小波分频与双层模糊控制的多类型储能系统平滑策略[J]. 吕超贤,李欣然,户龙辉,尹丽,胡京. 电力系统自动化. 2015(02)
[6]基于经验模态分解的混合储能系统功率分配方法[J]. 韩晓娟,田春光,程成,张浩,马会萌. 太阳能学报. 2014(10)
[7]平抑间歇式电源功率波动的混合储能系统设计[J]. 张国驹,唐西胜,齐智平. 电力系统自动化. 2011(20)
[8]超级电容器蓄电池混合储能独立光伏系统研究[J]. 唐西胜,武鑫,齐智平. 太阳能学报. 2007(02)
本文编号：3003306
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