国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略

2017-09-16 04:30陳忠華俞容江胡晨剛高振宇
電力與能源 2017年4期
關(guān)鍵詞:風(fēng)光蓄電池儲(chǔ)能

陳忠華,俞容江,胡晨剛,陳 攀,高振宇

(杭州市電力設(shè)計(jì)院有限公司,杭州 310009)

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略

陳忠華,俞容江,胡晨剛,陳 攀,高振宇

(杭州市電力設(shè)計(jì)院有限公司,杭州 310009)

提出一種輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置風(fēng)光互補(bǔ)電源供電方式及能量管理策略。對(duì)光伏出力、風(fēng)電出力、負(fù)荷功率和蓄電池組儲(chǔ)能狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)光伏、風(fēng)電出力與負(fù)荷功率的大小關(guān)系、蓄電池組儲(chǔ)能狀態(tài)情況,設(shè)計(jì)能量管理系統(tǒng)的四種基本工作模式。在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建風(fēng)光互補(bǔ)電源模型,并對(duì)提出的能量管理策略和運(yùn)行模式進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,該能量管理策略能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)電源的高效管理,為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置提供穩(wěn)定的電能。

輸電線(xiàn)路;在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置;風(fēng)光互補(bǔ)電源;能量管理策略

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、預(yù)防事故發(fā)生的可靠保障[1-2]。能否為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置提供穩(wěn)定的電源決定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的供電形式包括高壓導(dǎo)線(xiàn)取能方式、激光供電、太陽(yáng)能供電等[3]。光伏、風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展,為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電電源提供了新方案[4-5]。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電電源做了大量研究,提出一系列供電方式。文獻(xiàn)[6]通過(guò)在高壓線(xiàn)路中放置取能線(xiàn)圈將輸電線(xiàn)路電流轉(zhuǎn)換成副邊電壓,為在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)供電;文獻(xiàn)[7]提出激光供電方式,在地面低電位側(cè)將電能轉(zhuǎn)化為光能,通過(guò)光纖將激光從地面?zhèn)魉偷捷旊娋€(xiàn)路,再將光能轉(zhuǎn)換成為電能,為檢測(cè)裝置提供穩(wěn)定的電能;文獻(xiàn)[8]通過(guò)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電。以上研究成果促進(jìn)了輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)供電技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供電問(wèn)題提出了新的解決方案。

但是現(xiàn)階段應(yīng)用于輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的風(fēng)光互補(bǔ)電源及其能量管理策略的研究較少。本文提出一種輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)光互補(bǔ)電源供電方式及風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略。

1 風(fēng)光互補(bǔ)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與能量管理策略

1.1在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置負(fù)荷特性及風(fēng)光資源

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由導(dǎo)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)、氣象監(jiān)測(cè)、桿塔傾斜、絕緣子電流泄漏監(jiān)測(cè)及通信設(shè)備組成,其均為直流供電方式且功率恒定。同時(shí)系統(tǒng)一般安裝于輸電桿塔上端,桿塔上端光資源、風(fēng)電資源充足,為檢測(cè)系統(tǒng)采用風(fēng)電系統(tǒng)或光電系統(tǒng)供電提供了便利條件。然而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法直接為檢測(cè)系統(tǒng)供電,原因在于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率受天氣影響較大導(dǎo)致發(fā)電與用電負(fù)荷的不平衡,風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電系統(tǒng)都需要通過(guò)與儲(chǔ)能系統(tǒng)連接才能為檢測(cè)裝置提供穩(wěn)定電能。在無(wú)人看管狀態(tài)下,單一光儲(chǔ)、風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)容易在極端天氣或故障情況下造成供電不穩(wěn)定甚至失靈。

風(fēng)能與太陽(yáng)能有著良好的互補(bǔ)性,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合在資源上彌補(bǔ)了單一系統(tǒng)受天氣影響較大的缺陷。同時(shí),可以根據(jù)輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的負(fù)荷功率及當(dāng)?shù)仫L(fēng)力及光照條件配置發(fā)電系統(tǒng)及儲(chǔ)能系統(tǒng)容量,降低風(fēng)光互補(bǔ)電源成本,因此,利用風(fēng)光互補(bǔ)電源為輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電更加合理。

1.2風(fēng)光互補(bǔ)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

風(fēng)光互補(bǔ)電源由光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能及輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成(拓?fù)湟?jiàn)圖1)。光伏電池通過(guò)單向直流升壓電路與直流母線(xiàn)連接;風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)不控整流電路及單相直流降壓電路與直流母線(xiàn)連接;蓄電池通過(guò)Buck/Boost電路與直流母線(xiàn)連接;輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為風(fēng)光互補(bǔ)電源的負(fù)荷與直流母線(xiàn)連接。

圖1 風(fēng)光儲(chǔ)電源系統(tǒng)框圖

通過(guò)控制與光伏電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接的直流變換電路,可以使光伏及風(fēng)力發(fā)電能夠輸出最大功率,提高光伏及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效能,同時(shí)能夠調(diào)節(jié)光伏及風(fēng)力發(fā)電的輸出電壓??刂婆c蓄電池連接的Buck/Boost電路可對(duì)蓄電池的能量流動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),保證風(fēng)光互補(bǔ)電源能穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)光互補(bǔ)電源通過(guò)切換三個(gè)變換器的工作模式,實(shí)現(xiàn)在多個(gè)狀態(tài)下運(yùn)行。

1.3風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略

能量管理系統(tǒng)通過(guò)控制儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率協(xié)調(diào)光伏、風(fēng)電及儲(chǔ)能電池的工作狀態(tài),保證輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠供電。同時(shí),考慮到蓄電池的工作效率和性能,通過(guò)合理的能量管理策略對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率進(jìn)行控制,延長(zhǎng)蓄電池使用壽命,提高風(fēng)光互補(bǔ)電源運(yùn)行效率。

穩(wěn)定可靠的電源是在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的保證,而光伏及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率受天氣影響較大,具有波動(dòng)性,需要輔以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)才能提供穩(wěn)定的輸出,所以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)的控制是能量管理策略的核心。風(fēng)光互補(bǔ)電源運(yùn)行過(guò)程中,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)首先對(duì)在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)供電,剩余功率為蓄電池充電。風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略通過(guò)蓄電池的荷電狀態(tài)確定工作狀態(tài),首先檢測(cè)電池的儲(chǔ)能狀態(tài),如果蓄電池處于滿(mǎn)儲(chǔ)能狀態(tài),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將維持直流母線(xiàn)的電壓,為在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備供電,多余風(fēng)電和光伏發(fā)電量將被舍棄;如果蓄電池儲(chǔ)能不滿(mǎn),發(fā)電系統(tǒng)首先向檢測(cè)系統(tǒng)供電,多余電能將向蓄電池充電;如果風(fēng)電和光伏發(fā)電量不足,蓄電池將釋放電能以保證檢測(cè)系統(tǒng)正常工作;如果風(fēng)電和光伏發(fā)電量不足導(dǎo)致蓄電池儲(chǔ)能狀態(tài)達(dá)到儲(chǔ)能狀態(tài)下限時(shí),為了防止蓄電池過(guò)度放電而損傷蓄電池,將不再為檢測(cè)系統(tǒng)供電并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)風(fēng)力和光照資源改善,風(fēng)光互補(bǔ)電源檢測(cè)到發(fā)電系統(tǒng)有電量輸出時(shí),將重新為檢測(cè)系統(tǒng)供電。

由蓄電池儲(chǔ)能狀態(tài)、風(fēng)電和光伏發(fā)電量確定風(fēng)光互補(bǔ)電源能量管理策略。提出以下四種基本工作模式,使風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)工作,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,如表1所示。

表1 系統(tǒng)工作模式

模式I:當(dāng)風(fēng)光互補(bǔ)電源發(fā)電系統(tǒng)輸出電能功率PN≥負(fù)載功率PL且蓄電池儲(chǔ)能狀態(tài)SOC≥SOCmax時(shí),風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)為負(fù)載供電,多余電能將舍棄,發(fā)電系統(tǒng)中的單向直流變換電路將維持直流母線(xiàn)電壓。同時(shí)為防止損傷蓄電池,與蓄電池連接的Buck/Boost電路將限制蓄電池的充電電流,使儲(chǔ)能系統(tǒng)工作在待機(jī)模式。其中SOC為蓄電池組儲(chǔ)能狀態(tài),SOCmax為儲(chǔ)能狀態(tài)最大值,PN為光伏、風(fēng)電發(fā)出功率的總和。

PN=PPV+PW

(1)

式中PPV——光伏發(fā)出的功率;PW——風(fēng)機(jī)發(fā)出的功率。

模式II:當(dāng)PN≥PL+PBC且蓄電池儲(chǔ)能狀態(tài)SOC

模式III:當(dāng)PN

模式IV:當(dāng)PN

2 風(fēng)光互補(bǔ)電源建模與仿真

在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)提出的輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)光儲(chǔ)供電方式及能量管理方法進(jìn)行仿真分析,相關(guān)仿真參數(shù)如表2所示。

表2 仿真相關(guān)參數(shù)

(1) 系統(tǒng)初始狀態(tài)為工作在模式III,PN≥PL。在0.5 s時(shí),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率減少,使PN

圖2 模式III向模式II切換波形圖

(2) 系統(tǒng)初始狀態(tài)為工作在模式III,PN≥PL。在0.5 s時(shí),風(fēng)光互補(bǔ)電源發(fā)電系統(tǒng)輸出功率增加,使PN>PL+PBC。儲(chǔ)能Buck/Boost電路切換到恒流充電模式,發(fā)電系統(tǒng)單向直流變換電路工作在恒壓模式,向負(fù)荷供電,此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入工作模式II。直流母線(xiàn)電壓UBUS和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率PN,蓄電池組電流IB如圖3所示。

圖3 模式III向模式II切換波形圖

(3) 系統(tǒng)初始狀態(tài)為工作在模式III,PN≥PL。在0.5 s時(shí),蓄電池組儲(chǔ)能狀態(tài)SOC增加到SOCmax。儲(chǔ)能Buck/Boost電路切換到離線(xiàn)模式,發(fā)電系統(tǒng)單向直流變換電路工作在恒壓模式,向負(fù)荷供電,系統(tǒng)進(jìn)入工作模式I。直流母線(xiàn)電壓UBUS和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率PN,蓄電池組電流IB如圖4所示。

圖4 模式III向模式I切換波形圖

仿真結(jié)果表明,此能量管理方法能夠穩(wěn)定直流母線(xiàn)電壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的高效管理,提高輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

采用輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)光儲(chǔ)電源供電方式及其電源能量管理方法。對(duì)光伏出力、風(fēng)電出力、負(fù)荷功率和儲(chǔ)能電池端電壓等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)光伏及風(fēng)電出力與負(fù)荷功率的大小關(guān)系、蓄電池儲(chǔ)能情況,設(shè)計(jì)了能量管理系統(tǒng)的四種基本工作模式。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)提出的能量管理策略和運(yùn)行模式進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,此能量管理方法能夠穩(wěn)定直流母線(xiàn)電壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的高效管理,提高輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。

[1] 高洪雨,陳青,徐丙垠,等.輸電線(xiàn)路單端行波故障測(cè)距新算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2017,41(5):121-127.

GAO Hongyu ,CHEN Qing, XU Bingyin, et al. Fault location algorithm of single-ended traveling wave for transmission lines[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(5):121-127.

[2]張顯,羅日成,鄒明,等.特高壓直流輸電線(xiàn)路低零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置[J].中國(guó)電力,2016,49(6):90-100.

ZHANG Xian, LUO Richeng, ZOU Ming, et al. Online detection device of low or zero value insulators in UHVDC transmission Line[J].Electric Power,2016,49(6):90-100.

[3]褚強(qiáng),李剛,張建成.一種基于超級(jí)電容的輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013,33(3):152-157.

ZHU Qiang, LI Gang, ZHANG Jiancheng. Power supply of transmission line online monitoring system based on super-capacitor[J].Electric Power Automation Equipment,2013,33(3):152-157.

[4]肖俊明,韋學(xué)輝,李燕斌,等.獨(dú)立型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)分布式電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電測(cè)與儀表,2016,53(6):118-123.

XIAO Junming, WEI Xuehui, LI Yanbin, et al. Optimization design of distributed generation in stand-alone wind-solar hybrid system[J].Electrical Measurement & Instrumentation,2016,53(6):118-123.

[5]姚天亮,鄭昕,吳興全,等.平抑風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)短時(shí)復(fù)合功率波動(dòng)的儲(chǔ)能容量配置研究[J].電網(wǎng)與清潔能源,2016,32(10):120-127.

YAO Tianliang, ZHENG Xin, WU Xingquan ,et al. Energy storage capacity configuration to stabilize the short composite power fluctuation for wind-solar complementary hybrid system[J].Power System and Clean Energy,2016,32(10):120-127.

[6]梁適春,張曉冬,林培峰.一種混合儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率預(yù)測(cè)算法[J].中國(guó)電力,2014,47(3):24-27.

LIANG Shichun, ZHANG Xiaodong, LIN Peifeng. A prediction algorithm of PV power with hybrid energy storage[J].Electric Power,2014,47(3):24-27.

[7]陳攀.基于無(wú)線(xiàn)分組的輸電線(xiàn)路絕緣子泄漏電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].重慶:重慶大學(xué),2006.

[8]黃偉,孫昶輝,吳子平,等.含分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的微網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(9):14-18.

HUANG Wei,SUN Changhui,WU Ziping, et al. A review on microgrid technology containing distributed generation system[J].Power System Technology,2009,33(9):14-18.

(本文編輯:楊林青)

Energy Management Strategy of Wind-solar Hybrid Power System for Transmission Line On-line Monitoring Equipment

CHEN Zhonghua, YU Rongjiang, HU Chengang, CHEN Pan, GAO Zhenyu

(Hangzhou Electric Power Design Institute Co., Ltd., Hangzhou 310009, China)

An energy management strategy of wind-solar hybrid power system for transmission line on-line monitoring equipment is proposed. Firstly, the parameters of PV output, wind power output, load power and energy storage battery terminal voltage are monitored. Then, according to the relationship between photovoltaic, wind power output and load power, energy storage battery terminal voltage and capacity, four basic operation modes of energy management system are designed. Finally, the proposed energy management system and operation mode are verified by simulation in MATLAB/Simulink. The results show that the energy management strategy can realize the efficient management of hybrid power generation system, which provides a reliable and stable power supply for transmission line monitoring equipment.

transmission line; on-line monitoring device; wind-solar hybrid power system; energy management strategy

10.11973/dlyny201704004

陳忠華(1985—),男,從事電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、新能源技術(shù)研究。

TM615

:A

:2095-1256(2017)04-0387-04

2017-06-09

猜你喜歡
風(fēng)光蓄電池儲(chǔ)能
相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用
相變儲(chǔ)能材料研究進(jìn)展
風(fēng)光新580
風(fēng)光如畫(huà)
風(fēng)光ix5:當(dāng)轎跑邂逅SUV
儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
儲(chǔ)能真要起飛了?
聊聊蓄電池的那點(diǎn)事兒(1) 汽車(chē)蓄電池的前世
各國(guó)首都風(fēng)光
蓄電池去哪兒了
巴彦淖尔市| 闸北区| 柘城县| 青海省| 甘孜| 商河县| 县级市| 万州区| 商水县| 邹平县| 太仆寺旗| 梧州市| 金溪县| 奉化市| 客服| 商河县| 乡城县| 松溪县| 西宁市| 辽阳县| 颍上县| 湘乡市| 和林格尔县| 宜章县| 郴州市| 九龙县| 海门市| 县级市| 美姑县| 韩城市| 东乡族自治县| 调兵山市| 宜州市| 榕江县| 丹江口市| 河东区| 霍城县| 阳谷县| 青河县| 西城区| 亳州市|