多微网混合储能系统的功率协同控制与容量优化配置研究

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随着多微网技术的发展,可再生能源发电在能源结构中所占的比例日趋上升。由于多微网系统结构复杂,需要分别对各子微网的储能系统进行优化配置,存在多微网系统运行功率控制复杂的问题。因此,本文研究了多微网混合储能系统协同控制策略、建立混合储能容量优化配置模型,直流子微网分布式超级电容器的改进型动态下垂控制算法,具有较好的意义。本文提出一种针对多微网混合储能系统的协同控制策略。首先,建立含混合储能的多微网系统数学模型,直流子微网配置超级电容器组,联络母线配置锂电池,采用滤波算法分别对各子微网的净负荷功率进行分解,得到各自的高频、低频功率。当超级电容器组剩余电量不足时,将高频功率减去调整量后的剩余功率,作为超级电容器组的消纳功率,将低频功率加上调整量后的功率,作为输送到交流母线的交互功率,构造一种用于补偿超级电容器组电量的控制策略。根据锂电池剩余电量、配电网分时电价,提出动态变化的锂电池充放电性能指标和购售电经济性指标,来计算锂电池、配电网的消纳功率,构造交流联络母线净负荷功率分配策略。实验结果表明,对超级电容器组进行电量补偿后,超级电容器组的荷电状态可满足安全工作要求,有效降低子微网直流母线的净负荷功率波动。利用两个评价指标对交流母线净负荷功率进行分配后,可明显提高多微网系统的购售电收益。以混合储能投资建设成本、直流母线功率波动惩罚成本、锂电池削峰填谷收益及购售电收益之和最小为优化目标,将多微网安全稳定运行作为约束条件,建立基于多微网日运行综合成本的混合储能容量优化配置模型。采用差分进化算法对混合储能容量配置进行寻优求解,实验结果证明了所建混合储能容量优化配置模型的有效性。研究一种用于灵活控制分布式超级电容器的改进型动态下垂控制算法。通过分析下垂系数与直流母线电压偏移量的正相关关系,根据直流母线净负荷功率,自适应改变动态下垂系数,提出自适应动态下垂控制算法,以减小直流母线电压波动。通过分析下垂系数与分布式超级电容器充放电功率的负相关关系,提出了计及分布式超级电容器剩余电量的改进型自适应动态下垂控制算法,一方面,根据超级电容器组总的剩余电量,构建改进型动态下垂系数的辅助参数,另一方面,通过分析各分布式超级电容器的剩余电量,得到改进型动态下垂系数的一致性均衡系数,通过这两个参数对自适应动态下垂系数进行改进,不断调整分布式超级电容器的输出功率。仿真结果表明,采用改进型动态下垂控制算法,可精确控制分布式超级电容器的输出功率,有效提高了分布式超级电容器控制的灵活性和可靠性。
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