• ISSN 0258-2724
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电-氢混合储能型多微电网系统有功功率均衡控制方法

李奇 李蕊睿 李朔 蒲雨辰 孙彩 陈维荣

李奇, 李蕊睿, 李朔, 蒲雨辰, 孙彩, 陈维荣. 电-氢混合储能型多微电网系统有功功率均衡控制方法[J]. 西南交通大学学报, 2024, 59(3): 485-492, 518. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506
引用本文: 李奇, 李蕊睿, 李朔, 蒲雨辰, 孙彩, 陈维荣. 电-氢混合储能型多微电网系统有功功率均衡控制方法[J]. 西南交通大学学报, 2024, 59(3): 485-492, 518. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506
LI Qi, LI Ruirui, LI Shuo, PU Yuchen, SUN Cai, CHEN Weirong. Control Method for Active Power in Electric-Hydrogen Hybrid Energy-Storage Microgrids[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2024, 59(3): 485-492, 518. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506
Citation: LI Qi, LI Ruirui, LI Shuo, PU Yuchen, SUN Cai, CHEN Weirong. Control Method for Active Power in Electric-Hydrogen Hybrid Energy-Storage Microgrids[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2024, 59(3): 485-492, 518. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506

电-氢混合储能型多微电网系统有功功率均衡控制方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210506
基金项目: 国家自然科学基金(51977181,52077180);霍英东教育基金会高等院校青年教师基金(171104)
详细信息
    作者简介:

    李奇(1984—),男,教授,博士生导师,研究方向为轨道交通新能源技术、综合能源系统运行与控制等,E-mail:liqi0800@163.com

  • 中图分类号: TM732

Control Method for Active Power in Electric-Hydrogen Hybrid Energy-Storage Microgrids

  • 摘要:

    在多电-氢微电网并联运行的交流系统中,采用传统控制方法的逆变器会受到输出线路阻抗差异所产生的影响产生较大环流,甚至无法实现有功功率的合理分配,考虑到系统中电压偏差与有功功率间的关系,对多微电网的有功功率分配问题进行分析研究. 首先,构建含光伏、燃料电池、电解槽、蓄电池的电-氢混合储能微电网交流系统模型;其次,根据反下垂控制中有功功率与电压间的关系,构造考虑电压偏差的反下垂控制,并为使额定有功功率自适应调节,提出基于功率跟随控制的反下垂控制方法;最后,在多电-氢微电网并联运行的系统中,对本文所提方法进行RT-LAB半实物实验验证及与其他方法的对比验证. 实验结果显示:基于本文所提控制方法的系统稳定后功率分配的准确度达97.50%,母线电压的精准度达99.86%,环流大小的范围约为[−3.0, 3.0] A,均优于其余方法.

     

  • 图 1  多微电网并联运行结构示意

    Figure 1.  Schematic of micro-grid parallel operation

    图 2  多微网并联运行等效电路

    Figure 2.  Equivalent circuit of micro-grid parallel operation

    图 3  系统运行示意

    Figure 3.  Schematic of system operation

    图 4  功率跟随控制框图

    Figure 4.  Block diagram of power following control

    图 5  基于功率跟随控制的反下垂控制框图

    Figure 5.  Block diagram of reverse droop control based on power following control

    图 6  基于功率跟随控制的反下垂控制频谱响应特性

    Figure 6.  Spectrum response characteristics of reverse droop control based on power following control

    图 7  RT-LAB实时仿真平台

    Figure 7.  Real-time simulation platform RT-LAB

    图 8  传统下垂控制方法实验结果

    Figure 8.  Experimental results of traditional droop control

    图 9  基于电压恢复机制的反下垂控制方法实验结果

    Figure 9.  Experimental results of reverse droop control based on voltage recovery mechanism

    图 10  RDVD控制方法实验结果

    Figure 10.  Experimental results of RDVD control method

    图 11  本文所提控制方法实验结果

    Figure 11.  Experimental results of proposed control method

    表  1  系统参数

    Table  1.   System parameters

    参数 取值
    逆变器 1 线路阻抗 Zline_1 0.642 + j0.083
    逆变器 2 线路阻抗 Zline_2 0.963 + j0.124 5
    逆变器 3 线路阻抗 Zline_3 1.284 + j0.166
    滤波电感/MH 5
    滤波电容/MF 0.5
    额定电压/V 220
    额定无功功率/kvar 5
    逆变器容量比例 1∶1∶1
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    表  2  元件参数

    Table  2.   Component parameters

    元件 参数 数值
    光伏阵列 环境温度/℃ 25
    燃料电池 额定功率/W 2000
    额定电压/V 24
    电解槽 额定功率/W 2000
    储氢罐 最大容许压强/MPa 35
    体积/L 1
    初始容量/% 50
    蓄电池 最大充放电功率/W 4000
    容量/(A·h) 40
    额定电压/V 500
    初始荷电状态/% 50
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-22
  • 修回日期:  2022-01-22
  • 网络出版日期:  2024-03-13
  • 刊出日期:  2022-03-31

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