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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

基于混沌灰狼优化的单相并网光伏-电池储能系统双向DC-DC变换器

Chaotic Grey Wolf Optimized DC-DC Bi-directional Converter for a Single-Phase Grid-Tied PV-BES System

作者
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年1月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 光伏-电池储能系统 混沌灰狼优化算法 简化混合仿射投影算法 直流母线电压 功率模式
语言:

中文摘要

本文提出了一种由混沌灰狼优化(CGWO)简化混合仿射投影算法(SH - APA)控制的单相并网光伏(PV) - 电池储能系统(BESS)。电池储能系统通过双向 DC - DC 转换器(BDC)连接到直流母线,该转换器可调节直流母线电压($V_{de}$)和电池储能系统电流($I_{bat}$)。在双向 DC - DC 转换器的电压控制回路中,采用混沌灰狼优化调整的分数阶 PI(FOPI)控制器可显著减小直流母线电压($V_{de}$)偏差,最终使电流控制回路的参考电流更加平滑,改善电能质量并延长电池储能系统的使用寿命。直流母线上集成的电池储能系统允许系统在固定功率模式(FPM)和可变功率模式(VPM)之间切换。在固定功率模式下,并网光伏 - 电池储能系统在接入点(POI)输送预先设定的功率;而在可变功率模式下,接入点的功率平衡会根据当前条件进行维持。基于简化混合仿射投影算法的电压源换流器(VSC)控制可在动态条件下(如光照变化、负载变化以及光伏 - 配电网静止同步补偿器(PV - DSTATCOM)与配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)之间的模式转换)实现多种功能,即消除谐波、平衡有功功率以及在接入点进行无功功率补偿。所提出的系统能够按照 IEEE 1547 标准稳定运行。

English Abstract

This paper presents a single-phase grid-integrated Photovoltaic (PV)-Battery energy storage system (BESS) controlled by a chaotic grey wolf optimized (CGWO) simplified hybrid affine projection algorithm (SH-APA). BES system is connected to DC bus via a bi-directional DC-DC converter (BDC) that regulates DC bus voltage (Vde) and BESS current (Ibat).CGWO-tuned fractional order PI (FOPI) controller in voltage control loop of BDC significantly reduces Vde deviation, eventually smoothening reference current for current control loop, ameliorating power quality, and BESS longevity. Assimilated BESS at DC bus permits system to switch between fixed (FPM) and variable power mode (VPM). In FPM, grid-tied PV-BESS delivers pre-committed power at point of intersection (POI), whereas in VPM, power balance at POI is maintained as per prevailing conditions. SH-APA-based VSC control accomplishes multiple operations, i.e., harmonics elimination, active power balancing, and reactive power requital at POI, during dynamic conditions, i.e., irradiation change, load variations and PV-DSTATCOM to DSTATCOM and vice-versa modes. Presented system operates satisfactorily as per IEEE 1547 standard.
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SunView 深度解读

该混沌灰狼优化双向DC-DC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统具有重要应用价值。CGWO算法的全局寻优能力可优化现有储能系统中DC-DC变换器的控制策略,提升充放电效率和动态响应速度,特别适用于光储一体化场景的功率平衡控制。该技术可与阳光电源现有MPPT算法协同,增强SG系列光伏逆变器在复杂工况下的稳定性。混沌搜索机制对改进iSolarCloud平台的智能优化算法具有借鉴意义,可应用于储能系统参数自适应调节和预测性控制,提升系统整体能量转换效率和电能质量,符合高比例新能源并网的技术发展方向。