电器与能效管理技术

储能接入配电网影响评估及自适应保护策略

朱立位, 伏祥运, 牛萌, 渠展展, 光鸿伟, 宋家康, 岳付昌

2023(9): 1-10. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.001

摘要 ( 166 )

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随着新能源在电力系统中的比例逐年增加,储能成为日益重要的灵活调节支撑资源。储能系统一般通过电力电子设备接入电网,频繁的充放电可能会对电网的潮流与保护带来影响。通过分析电化学储能的源荷特性,在储能作为电源与负载两种情况下,考虑储能的不同运行状态和不同功率交换情况,基于典型配电网架构,研究不同位置故障时,在储能接入配电网后潮流变化对传统保护的影响进行评估,提出自适应电流保护方案以及具体保护措施。最后,通过仿真验证了所提自适应电流保护方案的有效性。

提升暂态电压稳定控制的储能建模与调压控制策略研究

朱琛, 郑峻峰, 方兴, 付翔, 陈柏沅, 高可夫, 胡湘伟, 黄际元

2023(9): 11-17. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.002

摘要 ( 153 )

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为有效解决特高压直流双极闭锁和新能源出力随机性可能导致主网暂态稳定水平、配网供电可靠性降低的问题。首先,基于电力系统分析综合程序(PSASP),利用用户自定义模块对提升电网暂态电压稳定控制的储能系统建模;其次,提出一种储能电站与电容/电抗器联合调压控制策略,有效提高系统调压能力。最后,结果表明,相比调相机在相同地点接入等容量储能,电压恢复速度更快,有效提升了电网暂态调压水平。

I型三电平PCS中点电位平衡控制技术

张霄杰, 毛行奎, 郑嘉冬, 张哲, 董纪清

2023(9): 18-23. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.003

摘要 ( 210 )

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针对I型三电平储能变流器(PCS)固有存在的中点电位不平衡问题,基于空间矢量调制方式分析了中点电位不平衡原理,提出结合七段式和五段式的混合调制策略。在中点电位偏移较大时,采用带可变平衡因子的七段式空间矢量脉宽调制(SVPWM),迅速调节中点电位;在中点电位偏移较小时,采用大电流不开关五段式SVPWM,有效减少开关管开关次数,降低损耗。搭建1台12 kW PCS样机,实验结果表明,所提混合调制策略相较于传统七段式调制策略,中点电位偏移以及波动降低,且样机效率提升了约0.3%。同时,验证了所提混合调制策略的正确性和有效性。

充电桩功率模块有序多孔结构阶段性强化散热性能研究

韩颖, 张怀源, 贾奥博, 侯春光

2023(9): 24-31. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.004

摘要 ( 152 )

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以直流充电桩EVR700-15000功率模块的散热装置为研究对象,采用有序多孔结构进行功率模块强化散热。建立多孔通道热仿真模型,研究通道内涡发生器对不同流动阶段强化换热的影响,以及涡发生器放置方式和数量对多孔结构散热性能的影响,比较分析增加无源强化换热前后对有序多孔结构的散热效果。结果表明,涡发生器在流体发展阶段的换热性能优于充分发展阶段,增加无源强化换热的有序多孔结构能有效地降低功率模块的工作温度,提升充电桩的工作稳定性。

基于电力大数据的用户储能最优配置

王利猛, 曲洋, 刘宇途, 杨冉冉

2023(9): 32-38. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.005

摘要 ( 131 )

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以地区电力用户为研究对象,开展储能投资潜力分析。以用户投资储能的全寿命周期收益最高和最快回收成本建立目标函数,基于电力大数据排查适合投资的储能用户并计算容量配置,根据目标约束函数,结合当下储能相关参数和电价情况,得到营利用户储能配置容量的边界值,筛选出用户容量大于配置容量的用户,即为可发展储能配置的潜在用户。继而构建磷酸铁锂电池测算模型,通过对潜在用户可调资源的容量、时长以及效益测算,得到用户最优储能投资方案。采用配置储能电池和分时电价相结合的方式进一步降低储能成本,得到更高的经济性。

基于蓄电池守护组件的直流电源系统

赵启良, 熊泽成, 于越, 尹强, 黄军伟

2023(9): 39-42. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.006

摘要 ( 158 )

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针对传统串联型直流电源存在单体电池开路,影响整组电池供电可靠性及蓄电池必须脱离母线核容的问题,提出一种基于蓄电池守护组件的新型直流电源系统。系统通过蓄电池守护组件提高直流电源系统供电可靠性,并具备蓄电池在线核容等功能。依照相关规程,对某110 kV变电站进行方案实施,系统试验结果及运行情况符合设计预期,证明所提方案具有应用、推广价值。

基于碳化硅的双向PCS设计

陈奇, 张彬意, 毛行奎

2023(9): 43-49. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.007

摘要 ( 163 )

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随着双向储能变流器(PCS)朝着高电压、高效率的趋势发展,SiC器件在双向PCS中开始应用。SiC的PCS主电路拓扑采用可以有效降低并网电流谐波的T型三电平逆变电路。针对SiC器件开关频率高,基于相电压采样的锁相控制比较容易受干扰,以及电网不平衡时容易影响系统稳定性,提出基于线电压采样的锁相环以及相应的并网电流正负序分离控制策略。最后,搭建了1台基于SiC的10 kW双向PCS实验样机,样机性能良好,运行稳定可靠,实验验证所设计方案和控制策略正确有效。

无电源点储能电源

吕海超, 孟凡提, 刘苗苗, 贾甜, 牛高远

2023(9): 50-54. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.008

摘要 ( 149 )

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为了提高电动工程车工作效率,提出一种无电源点储能电源。详细分析无电源点储能电源的多种工作模式及充补电流程,并进行测试分析验证。结果表明所提装置可实现电动工程车在无电源点生产工地内连续运行问题,也可作为应急电源为工地生产生活提供应急电能支撑。

基于GRA-MEA-BP算法的锂电池SOC估计方法研究

许守平, 胡娟, 付珊珊, 陈娟

2023(9): 55-61. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.009

摘要 ( 129 )

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针对锂电池荷电状态(SOC)的非线性特性,提出GRA-MEA-BP神经网络算法,用于锂电池运行的实时SOC估计。所提方法通过灰度关联分析(GRA)筛选SOC估计的主要影响因子,将得到主要影响因子作为输入,当前时刻的SOC作为输出,训练MEA-BP神经网络。最后,以实际使用的锂电池作为对象,对所提出的方法进行数据训练和验证。结果表明了所提方法的准确性。

基于EKF算法的动力锂离子电池SOC估计

李堂, 黄康, 毛行奎, 张哲

2023(9): 62-68. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.010

摘要 ( 159 )

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为了解决新能源汽车中动力锂离子电池荷电状态(SOC)难以精确估计与预测的问题,首先选用二阶RC等效电路模型对锂离子电池进行建模,运用MATLAB/cftool工具箱和遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)两种方法对锂电池模型参数进行辨识。其次,通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法来提高SOC的估计精度。最后,搭建了电池管理系统(BMS)实验平台,在美国联邦城市驾驶工况(FUDS)下仿真和实验。仿真和实验结果表明FFRLS方法相较于利用cftool工具箱的参数辨识方法能够提高锂离子电池模型精度,且SOC估计精度高、收敛速度快,验证了锂离子电池二阶RC等效电路模型结合EKF算法估计锂离子电池SOC的准确性和有效性。

基于AE-LSTM的锂电池剩余使用寿命预测

程俊涵, 王书礼, 蔡志远

2023(9): 69-75. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.09.011

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针对大多采用单一衰退特征对锂电池剩余使用寿命进行预测,导致预测精度低的问题,提出基于数据融合与长短期记忆网络(LSTM)相结合的预测模型。利用斯皮尔曼相关系数法,以容量比为预测目标,从马里兰大学(CALCE)实验室的锂电池开源数据集中筛选出与其相关性高的衰退特征,自编码器(AE)对筛选出来的衰退特征进行数据融合。建立AE-LSTM锂电池剩余使用寿命预测模型,同时与RNN和LSTM预测模型进行对比。通过实例分析表明,所提方法预测精度高,能够满足实际工程的需要。

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