蓄电池/超级电容混合储能系统协调控制策略
发布时间：2021-03-29 07:21
提出一种混合储能系统协调控制策略,利用虚拟阻抗和虚拟电压源,实现混合储能功率分配和超级电容荷电状态（state of charge,SOC）恢复,并有效减少超级电容SOC恢复对功率分配效果的影响。在MATALB/Simulink中仿真验证了所提控制策略的有效性。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?直流微网结构图??电、超级电容／蓄电池混合储能和负载组成，储能系统通过双??
图６?混合储能系统结构图??垂环决定蓄电池变换器的输出参考电压，内部采用电压电流??ＰＩ双环控制。??由于电压电流双环的运行速度要远高于超级电容电压的??变化速度，可以把占空比＆看作常数，记为Ｄ，则有：??Ｋ，?＿?＾ＳＣ＿ｒｅｆ?＿?ｉ〇２??＾ｏｕｔ?＾?ｆｅｕｓ?＾ＳＣ??综合式（７）？（１１）可得：??Ｄ：??（１１）??ｈｉ１??／Ｌ?＋?ｓ＾＋ｓｔ＾＋ｋ＊??／？１ｉＣ?＋?５３（＾ｆｆ２Ｃ?＋?Ｘ）?＋?／（ｆｉ１＋？２）＋５＾＋４???ｓ＾ＬＣ?＋?ｓ＾Ｒ．Ｃ?＋?ｓ％???ｓ％ＬＣ?＋?ｓ＞（Ｒ，Ｒ２Ｃ＋Ｌ）＋ｓ２（Ｒｌ＋Ｒ２）?＋?ｓｋｐｘ??ｔ：?ｋ＾ｋＪＣ＾Ｄ；?ｋ＾ｋＪＣ＾Ｄａ??综合式（６）、（１１）和（１２）可得：??＾（？ｓＣ＋＾ｃ）??Ｖ，??－ＧＢ１（ｓ）－ｉ０??（１２）??＝?ＧＳＣ２?（＊）？＊〇??＝?ＧＵＣｓＫ（１３）??ｓ＾ＬＣ?＋?＾ｉＲＡＣ＋＾＋ｓ＾＋Ｒ．ｙ?＋?ｓ＾＋ｋ＇＾??蓄电池变换器输出电流ｈ、超级电容变换器输出电流４２、??虚拟恢复电压源Ｖ２与总负载电流４之间的关系由ＧＵｓ）、??Ｇｄｓ）及（＾（ｓ）三个函数决定〇?（＾（ｓ＾Ｇ＾ｓ）及仏⑶的频率特??性曲线如图７所示。??图７??观察知与（＾（ｓ）依然分别保持低通和高通特性，母??线上的功率波动分量依然能够按照高低频段分配给蓄电池与??超级电容；而Ｇ＾（ｓ）的频率特性曲线表明，恢复电压Ｖ２仅在低??频阶段作用，进人超级电容瞬间功率响应所处的高频范围后，??Ｖ２逐渐降低至０，不影响高频功率补偿过程。??３仿真验证??为了验证所提策略的有效性，在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
用验证??为了进一步验证虚拟电感的作用，图１０中将对比不进行??（下转第１３６５页）??ｒｓ?ｉｏｌ?ｉｏ１?ｉｏ°?ｉｏｓ??ｊｎｉｉ??Ｇ＾ＡＧｓｃ＾ｓ）以及Ｇ＾（ｓ）的频率特性曲线??表１?系统仿真参数??参数??数值??ＶＪＶ??２００??ＰＷＶ??２７０??Ｃｖ／Ｆ??１??Ｒｉ／Ｑ．??０．５??Ｌ／Ｒ??１??Ｒ２／ＳＩ??１??３．１所提ＳＯＣ恢复策略有效性验证??首先对不采用ＳＯＣ恢复策略，即仅进行正常功率分配策??略时的情况进行仿真，仿真波形如图８所示。图中从上到下依??次为超级电容端电压＆、蓄电池变换器输出电流Ｉ、超级电??容变换器输出电流４、等效负载电流厶。??２００．０??：民?１９９．９??＾?１９９．８??６??＜２??０??４??＾?２??－２??４??＜?２??１??５??１５??２０??＂ｓ??２５?３０??３５??４０??图８?不采用ＳＯＣ恢复策略时的仿真波形??稳定状态下心＝０，负载电流全部由提供；１〇?Ｓ时负载突??增，４瞬间响应，之后逐渐回落至〇，４缓慢增大提供稳态电??流，与此同时，由于超级电容输出电能，Ｖｓｃ出现一定的下降；??４０?ｓ时负载突降时现象与之相反。此时高低频功率分配能够正??常完成，但每次补偿功率波动后，％没有得到恢复。??之后对采用所提超级电容ＳＯＣ恢复策略时的情况进行仿??真，仿真波形如图９所示。与图８对比可以看到，应用所提ＳＯＣ??恢复策略后系统仍保持了瞬态功率分配的功能，同时还能够对??超级电容荷电状态进行调节，验证了所提策略的有效性。??２００．０?；??＾１９９．９??＾?１９９．８??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含风光储能源-储-荷规划与运行调控策略[J]. 葛维春,滕健伊,潘超,王顺江,高凯. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[2]基于一致性理论的直流微电网混合储能协同控制策略[J]. 周建宇,闫林芳,刘巨,石梦璇,陈霞,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(23)
[3]含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略[J]. 李培强,段克会,董彦婷,贺悝,谭庄熙. 电力系统保护与控制. 2017(13)
[4]直流微网系统中混合储能分频协调控制策略[J]. 李武华,徐驰,禹红斌,顾云杰,胡斯登,何湘宁. 电工技术学报. 2016(14)
本文编号：3107162
【文章来源】：电源技术. 2020,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?直流微网结构图??电、超级电容／蓄电池混合储能和负载组成，储能系统通过双??
图６?混合储能系统结构图??垂环决定蓄电池变换器的输出参考电压，内部采用电压电流??ＰＩ双环控制。??由于电压电流双环的运行速度要远高于超级电容电压的??变化速度，可以把占空比＆看作常数，记为Ｄ，则有：??Ｋ，?＿?＾ＳＣ＿ｒｅｆ?＿?ｉ〇２??＾ｏｕｔ?＾?ｆｅｕｓ?＾ＳＣ??综合式（７）？（１１）可得：??Ｄ：??（１１）??ｈｉ１??／Ｌ?＋?ｓ＾＋ｓｔ＾＋ｋ＊??／？１ｉＣ?＋?５３（＾ｆｆ２Ｃ?＋?Ｘ）?＋?／（ｆｉ１＋？２）＋５＾＋４???ｓ＾ＬＣ?＋?ｓ＾Ｒ．Ｃ?＋?ｓ％???ｓ％ＬＣ?＋?ｓ＞（Ｒ，Ｒ２Ｃ＋Ｌ）＋ｓ２（Ｒｌ＋Ｒ２）?＋?ｓｋｐｘ??ｔ：?ｋ＾ｋＪＣ＾Ｄ；?ｋ＾ｋＪＣ＾Ｄａ??综合式（６）、（１１）和（１２）可得：??＾（？ｓＣ＋＾ｃ）??Ｖ，??－ＧＢ１（ｓ）－ｉ０??（１２）??＝?ＧＳＣ２?（＊）？＊〇??＝?ＧＵＣｓＫ（１３）??ｓ＾ＬＣ?＋?＾ｉＲＡＣ＋＾＋ｓ＾＋Ｒ．ｙ?＋?ｓ＾＋ｋ＇＾??蓄电池变换器输出电流ｈ、超级电容变换器输出电流４２、??虚拟恢复电压源Ｖ２与总负载电流４之间的关系由ＧＵｓ）、??Ｇｄｓ）及（＾（ｓ）三个函数决定〇?（＾（ｓ＾Ｇ＾ｓ）及仏⑶的频率特??性曲线如图７所示。??图７??观察知与（＾（ｓ）依然分别保持低通和高通特性，母??线上的功率波动分量依然能够按照高低频段分配给蓄电池与??超级电容；而Ｇ＾（ｓ）的频率特性曲线表明，恢复电压Ｖ２仅在低??频阶段作用，进人超级电容瞬间功率响应所处的高频范围后，??Ｖ２逐渐降低至０，不影响高频功率补偿过程。??３仿真验证??为了验证所提策略的有效性，在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
用验证??为了进一步验证虚拟电感的作用，图１０中将对比不进行??（下转第１３６５页）??ｒｓ?ｉｏｌ?ｉｏ１?ｉｏ°?ｉｏｓ??ｊｎｉｉ??Ｇ＾ＡＧｓｃ＾ｓ）以及Ｇ＾（ｓ）的频率特性曲线??表１?系统仿真参数??参数??数值??ＶＪＶ??２００??ＰＷＶ??２７０??Ｃｖ／Ｆ??１??Ｒｉ／Ｑ．??０．５??Ｌ／Ｒ??１??Ｒ２／ＳＩ??１??３．１所提ＳＯＣ恢复策略有效性验证??首先对不采用ＳＯＣ恢复策略，即仅进行正常功率分配策??略时的情况进行仿真，仿真波形如图８所示。图中从上到下依??次为超级电容端电压＆、蓄电池变换器输出电流Ｉ、超级电??容变换器输出电流４、等效负载电流厶。??２００．０??：民?１９９．９??＾?１９９．８??６??＜２??０??４??＾?２??－２??４??＜?２??１??５??１５??２０??＂ｓ??２５?３０??３５??４０??图８?不采用ＳＯＣ恢复策略时的仿真波形??稳定状态下心＝０，负载电流全部由提供；１〇?Ｓ时负载突??增，４瞬间响应，之后逐渐回落至〇，４缓慢增大提供稳态电??流，与此同时，由于超级电容输出电能，Ｖｓｃ出现一定的下降；??４０?ｓ时负载突降时现象与之相反。此时高低频功率分配能够正??常完成，但每次补偿功率波动后，％没有得到恢复。??之后对采用所提超级电容ＳＯＣ恢复策略时的情况进行仿??真，仿真波形如图９所示。与图８对比可以看到，应用所提ＳＯＣ??恢复策略后系统仍保持了瞬态功率分配的功能，同时还能够对??超级电容荷电状态进行调节，验证了所提策略的有效性。??２００．０?；??＾１９９．９??＾?１９９．８??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含风光储能源-储-荷规划与运行调控策略[J]. 葛维春,滕健伊,潘超,王顺江,高凯. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[2]基于一致性理论的直流微电网混合储能协同控制策略[J]. 周建宇,闫林芳,刘巨,石梦璇,陈霞,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(23)
[3]含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略[J]. 李培强,段克会,董彦婷,贺悝,谭庄熙. 电力系统保护与控制. 2017(13)
[4]直流微网系统中混合储能分频协调控制策略[J]. 李武华,徐驰,禹红斌,顾云杰,胡斯登,何湘宁. 电工技术学报. 2016(14)
本文编号：3107162
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