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光伏发电技术 充电桩 ★ 5.0

基于变速风力与光伏阵列可再生能源的混合充电站辅服务LMSTDE控制

LMSTDE Control for Hybrid Charging Station With Ancillary Services Powered by Variable Speed Wind and PV Array Based Renewable Energy Resources

作者 Dulichand Jaraniya · Shailendra Kumar · Mukesh Kumar Kirar
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2024年9月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 充电桩
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 风光混合充电站 矢量控制 变步长算法 级联控制 电能质量
语言:

中文摘要

本文提出了一种基于混合风力/光伏阵列的并网充电站(CS)。采用矢量控制方案来控制风机侧变流器。通过一种改进的变步长(VSS)最小均方时间差估计算法对电网侧变流器进行控制。在存在相关高斯噪声和低信噪比的情况下,与传统技术相比,该技术表现良好。它采用了一个包含均方误差相关值反正切函数的变步长。此外,该算法涉及四阶累积量,可提升充电站的性能。由于提供了变步长功能,微网充电站(MGCS)的权重得以更新,其性能进一步提高。此外,采用级联控制来控制电动汽车电池的充放电(C/D)操作和直流母线电压调节。该充电站能够在动态条件下运行,如风速变化、风力和光伏发电的有无、负载突然变化、日照减少和缺失以及充放电状态改变等。这些控制措施总体上提升了性能,降低了电网电流中的谐波,从而改善了电能质量。通过基于OPAL - RT(OP5600)的实验实验室装置对微网充电站进行了验证。

English Abstract

A hybrid wind/photovoltaic array based grid-tied charging station (CS) is presented in this article. The vector control scheme is used to control the turbine side converter. The grid side converter is controlled through an improved variable step-size (VSS) least mean square time difference estimation algorithm. In the presence of correlated Gaussian noise and a low signal-to-noise ratio, this technique performs good as compared to the conventional techniques. It consists of a VSS with an arctangent function of the correlated value of mean square error. Moreover, it involves a fourth-order cumulant, which improves the performance of the CS. The performance of MGCS is further improved due to its updated weights as it provides the facility of VSS. Moreover, cascaded control is incorporated to control the charging/discharging (C/D) operation of the electric vehicle battery and dc-link voltage regulation. This CS is capable to perform under dynamic conditions, such as variable wind speed, the presence or absence of wind and PV generation, load sudden change, reduced and absence of insolation, and change in C/D. These controls overall enhance the performance and reduce harmonic in the grid current which improves the power quality. The MGCS is validated by using OPAL-RT (OP5600) based experimental laboratory setup.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务布局来看,本文提出的风光储充一体化混合充电站技术方案与公司在多能互补、智慧充电领域的战略高度契合。该方案的核心价值在于通过改进型LMSTDE算法实现了多能源协同控制,这对阳光电源现有的光伏逆变器和储能系统产品线具有重要的技术借鉴意义。

该算法最突出的优势在于其在低信噪比和高斯噪声环境下的鲁棒性,这对于实际应用场景中光伏出力波动、风速变化等不确定性因素的处理至关重要。其采用的变步长机制结合四阶累积量的设计思路,可有效提升阳光电源储能变流器在复杂工况下的控制精度和响应速度。特别是级联控制策略对电动汽车充放电与直流母线电压的协同管理,与公司正在推进的车网互动(V2G)技术路线形成良好呼应。

从技术成熟度评估,该方案已通过OPAL-RT硬件在环实验验证,具备工程化应用基础。对阳光电源而言,主要机遇在于:一是可增强现有光储充产品的电能质量管理能力,降低谐波含量;二是提升多能源动态协调能力,适应光照突变、风速波动等极端工况;三是为辅助服务市场参与提供技术支撑。

然而也需关注潜在挑战:算法的计算复杂度可能对嵌入式控制器提出更高要求,需在控制性能与成本间寻求平衡;此外,该技术在大规模商业化应用中的长期可靠性和经济性仍需进一步验证。建议公司可将相关算法思想融入下一代储能PCS和充电堆控制系统的研发中,强化多场景适应性。