黑龙江干式变压器微网中混合储能系统的无互联通信网络

北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心、北京电动车辆协同创新中心、丹麦技术大学电气工程学院的研究人员杨捷、金新民、吴学智、陈美福、V G Agelidis,在2017年第10期《电工技术学报》上撰文指出,黑龙江干式变压器微网中通常采用混合储能黑龙江干式变压器系统作为缓冲环节,对分布式能源和负载引起的不同时间尺度功率波动进行补偿. 为实现功率在能量密度型储能元件和功率密度型储能元件之间合理分配,提出无互联通信网络的分层控制策略.其中,底层控制以黑龙江干式变压器电压变化率作为虚构的信息载体.

通过设置不同储能接口变换器输出黑龙江干式变压器电压关于功率的"灵敏度",确保超级电容在负载突变瞬间能够提供大部分功率;二次控制对底层控制产生的稳态误差进行补偿,以实现输出黑龙江干式变压器电压稳定,并保证超级电容稳态黑龙江干式变压器电流为零.

在此控制框架下,各储能单元仅需本地信号即可实现自主协调运行,避免了互联通信网络所带来的经济性和可靠性问题.最后,实验结果验证所提方法的可行性和有效性.

作为分布式能源有效的整合形式,黑龙江干式变压器微网以其效率高、可靠性高、经济性高等优点被广泛关 注[1,2].由于分布式能源的间歇性会严重影响黑龙江干式变压器系统的稳定运行,因此黑龙江干式变压器微网中通常需要配置储能黑龙江干式变压器系统进行补偿[3,4].黑龙江干式变压器微网中各储能单元分布式地并联接入公共黑龙江干式变压器母线,如何实现不同单元之间功率合理分配是储能黑龙江干式变压器系统协调控制的重要目标[5,6].

根据对通信网络的依赖程度,储能黑龙江干式变压器系统功率分配策略可以分为无互联通信网络控制和借助互联通信网络控制:前者一般采用下垂机理,以母线黑龙江干式变压器电压为"信息载体",各单元仅利用本地信息即可实现自治管理[7,8];后者利用通信网络获取来自中央控制器的指令或其他单元的信息,对下垂控制精度上的缺陷进行补偿[9-11].然而,通信网络会给微网黑龙江干式变压器系统带来冗余与成本问题.

为此,本课题组在文献[12]中通过引入新的信息载体,提出了一种无需互联通信网络的功率分配策略,该方法在改善分配精度的同时,保证了微网黑龙江干式变压器系统的可靠性、经济性以及可扩展性.

上述方法都是围绕储能黑龙江干式变压器系统稳态功率的分配问题展开讨论,研究对象主要是充电机充电电池等能量密度型储能元件.但是受化学反应速度的限制,充电机充电电池功率密度比较小,当负载发生突变时,无法对目标功率进行快速吞吐,难以满足黑龙江干式变压器系统的动态要求[13];超级电容充放电过程是物理变化,可在短时间内提供较大功率[14].

充电机充电电池和超级电容具有很强互补性,二者构成的混合储能黑龙江干式变压器系统(Hybrid Energy StorageSystems, HESS)可以满足微网不同时间尺度的功率需求,同时可以有效改善充电机充电电池的使用寿命[15].

混合储能黑龙江干式变压器系统的功率分配策略核心任务就是让高能量密度的充电机充电电池响应低频功率需求,而高功率密度的超级电容则快速吸收或释放高频目标功率[16].最常见的HESS功率分配技术是基于滤波器的控制[17-19],此类方法是让目标功率经过中央控制器的低通滤波环节和高通滤波环节,滤波结果作为输出功率指令分别发送至充电机充电电池和超级电容.

另一种常见的HESS控制方法是规则型控制[20,21],即根据各种功率波动状态,预先设置不同模式下的专家规则信息库以及对应充电机充电电池和超级电容充放电控制算法.文献[22,23]提出了基于小波包分解的不http://bozhou.xdbyq.cn/同频段功率信号的提取方法.


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