基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术

针对分布式发电系统中并离网切换控制和孤岛检测问题,提出并实现了基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术.分析了当微电网系统外部电源发生故障时,系统切换至离网运行状态,在并离切换过程中,利用快速孤岛检测技术,通过并离网控制器实现微电网快速孤岛检测与整体隔离,实现微电网由并网到离网无缝快速切换,确保重要负荷不间断供电的可能性,并用实际事例验证了该技术的有效性.     

一种微电网并/离网运行模式统一控制策略

微电网在并网和孤岛两种运行模式切换过程中,需要改变控制结构,容易造成电压和电流突变,影响系统稳定运行。为此,提出了一种微电网并/离网统一控制策略,将分布式电源(distributed generator,DG)控制为电流控制电压源(current controlled voltage source,CCVS),同时适用于并网、孤岛两种模式,模式切换过程中无需孤岛检测和控制策略切换,能较好地解决微电网无缝切换问题,并且保证并网时DG恒功率输出,孤岛运行时频率、电压稳定,负荷功率均分。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

微电网模式控制器研制与应用

研制了满足各种微电网规模并离网切换控制的微电网模式控制器。该装置安装于微电网控制中心,实时采集微电网并网点、分布式发电单元、储能单元及其负荷单元的三遥信息。在接收到调度主站的并离网切换指令或者检测到外网故障后协调控制微电网保护测控设备、储能逆变器、风机逆变器等智能设备,最终实现微电网并离网切换控制。该装置成功应用于鹿西岛微电网示范工程,有着广泛的应用前景。     

风光储微电网模式切换策略研究

为实现微电网并离网运行模式的无缝切换,尽量减少由于切换瞬间功率不匹配所带来的暂态冲击,在介绍风光储微电网拓扑特征和分析储能变流器运行控制特性的基础上,通过与微电网中央控制器结合,设计了含多类型储能的风光储微电网在并离网无缝切换过程中的逻辑控制策略。最后,通过PSCAD仿真平台,设计并搭建了风光储微电网系统的仿真模型和通信架构,验证了所设计并离网无缝切换控制策略在微电网系统不同运行工况下的有效性和正确性。     

基于运行模式自识别的微电网并离网平滑切换控制策略

针对运行方式较为复杂的微电网,提出一种基于运行模式自识别的微电网并离网平滑切换控制策略实现方法,以可扩展置标语言(XML)文件作为策略载体,以微电网特征量的逻辑四则表达式表示微电网运行方式,通过实时采集的微电网特征变量值,智能识别出微电网当前运行模式,并通过快速通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信进行并网点交换功率快速控制,实现微电网并离网平滑切换。该方法可根据微电网运行方式自动调节控制策略,保证了微电网并离网操作的可靠性,减少了离网过程对用户造成的冲击。目前该方法已经成功应用于国家"863项目"鹿西岛微电网示范工程,有着一定的实用价值。     

基于钒电池储能的微网平滑切换与稳定分析

首先研究微电网并网和离网运行方式控制策略,并网运行时采用PQ控制,离网运行时采用下垂控制,分别在并网切换为离网运行时设计了孤岛检测装置,在离网切换为并网运行时设计了预同步控制单元,钒电池储能技术保证切换过程平滑。然后,通过建立各个模式下的小信号模型,进行小信号稳定性分析,求解出合适的PI参数。最后,利用PSCAD/EMTDC软件建立10 k W微电网系统的仿真模型,仿真结果表明了控制与切换方法的有效性,输出谐波含量少,并且当负载发生突然增大20%的情况下,系统仍然能够稳定运行,进一步表明了系统参数选择的正确性。     

基于IEC 61850标准化信息网络的微电网运行模式控制

为了研究微电网并网、离网两种运行模式之间的快速切换,提出一种风/光/储/微型燃气轮机热电联供(combined heat and power,CHP)混合微电网运行模式控制技术,采用基于IEC 61850的标准化信息网络构建微电网运行模式控制的整体框架,包含故障检测模块、检同期模块、储能单元状态分析模块以及离/并网控制模块,并提出各模块具体的实现方法,在此基础上利用微电网运行测试平台进行实验测试。测试结果表明:提出的运行模式控制技术能够实现微电网并网运行向离网运行、以及离网运行向并网运行的快速切换。微电网运行模式控制技术切实可行,能够为微电网快速、可靠的运行控制提供有效技术手段。     

移频控制无通信线互联的微电网控制技术

文章针对微电网分层控制中出现的问题,如微电网并网转离网失败及存在离网"缝隙",在离网转并网过程中存在合闸冲击等问题。提出移频控制无通信线互联的微电网控制技术,并搭建了20k W,400V微电网物理模型系统进行实验验证。验证了采用该方法可以实现不依赖通信,无MGCC,由储能装置与DG自主并联,无通信线互联的微电网系统,可以实现微电网并网转离网无缝切换,离网运行能量平衡,离网转并网的无冲击并网。     

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器（VOC）和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点（PCC）处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。     

基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。     

Research on power control strategy ofhousehold-level electric power routerbased on hybrid energy storage droopcontrol

In the light of user-side energy power control requirements, a power control strategy for a household-level EPR based on HES droop control is proposed, focusing on the on-grid, off-grid and seamless switching process. The system operating states are divided based on the DC bus voltage information with one converter used as a slack terminal to stabilize the DC bus voltage and the other converters as power terminals. In the on-grid mode, the GCC and the HES are used as the main control unit to achieve on-grid stable operation, whereas in the off-grid mode, the PV, HES and LC are used as the main control unit at different voltages to achieve stable operation of the island network. Finally, a DC MG system based on a household-level EPR is developed using the PSCAD / EMTDC simulation platform and the results show that the control strategy can effectively adjust the output of each subunit and maintain the stability of the DC bus voltage.     

两级式储能逆变器并离网控制技术

随着新能源的大规模应用,储能装置作为一种可控电源,因具有调峰幅度大、响应速度快等优点而在保证微电网正常运行方面具有重要作用。介绍了一种两级式储能逆变器,一级是三相全控桥构成的网侧变换器,另一级是3个交错并联回路构成的直流变换器。阐述了该储能逆变器在并网和离网工作模式下的控制原理及并离网切换的技术关键点。通过MATLAB仿真验证了该储能逆变器采用所提控制策略可以实现并网、离网的正常运行以及并离网切换的顺利过渡,采用3个交错并联回路结构的直流变换器可以提高总输出电流能力,通过载波移相可以减小总输出电流波动。储能逆变器可靠地实现了微电网的并网和离网运行控制,有效地改善了可再生能源发电输出功率的连续性,为新能源领域进一步发展提供了技术保障。     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

一种适用于微电网状态无缝切换的混合控制策略

针对传统微电源逆变器控制算法需要在微电网并网和孤岛运行时切换的弊端,提出一种适用于微电网无缝切换的混合控制策略。该混合控制策略算法可以同时支持并网和孤岛运行状态,消除了在微电网状态切换时由于软件进行切换所带来的冲击。该算法在并网阶段微电源逆变器具有有源滤波器功能,消除非线性负载对电网带来的谐波电流;其电压环采用比例谐振控制器有效消除孤岛时微电源逆变器输出的电压静差。仿真结果验证了控制策略的正确性。     

微网运行模式无缝切换控制技术研究

微网有并网和离网两种运行模式,实现两种运行模式间的无缝切换是保障系统稳定运行的关键。文中首先介绍了微网的系统模型与工作模式,然后分别介绍了基于虚拟同步发电机(VSG)的无缝切换控制技术和基于下垂控制(droop control)的无缝切换技术,最后在PSCAD中搭建了微网系统的仿真模型,验证两种控制技术的可行性,对比分析了两个切换过程的控制效果,由仿真结果得出基于VSG的无缝切换控制策略更适用于微网的并离网切换。     

光储式充电站基于SOC的改进型准PR下垂控制研究

针对光储式电动汽车充电站以DG形式接入微电网的情况,提出了一种基于SOC的改进型功率耦合下垂控制,在系统孤岛运行时,能根据充电站储能系统SOC的变化,改善充电站与其他DG之间的功率分配;在微电网并网/孤岛双模式切换时,结合相应的并网输出功率的改变和预同步控制,来实现双模式切换的平滑过渡。在逆变器的双环控制中,电压外环采用准PR控制,电流内环采用比例P控制,实现对参考信号的快速跟踪和无差控制。最后,基于MATLAB/Simulink针对不同工况对控制策略进行了对比研究,仿真结果表明,所提出的改进型下垂控制能实现充电站向电网方向放电的灵活有效控制。     

基于熵权修正的风电机组可靠性模糊评价方法

风电机组的可靠性水平是反映机组性能的重要指标之一,通常采用可利用率来评价机组的可靠性,但这种方法有时不能准确反映机组的可靠性水平,同时,在机组的可靠性评价中存在一些模糊性质。针对上述问题,提出一种基于模糊集理论的多指标风电机组可靠性评价方法。该方法基于模糊综合评价的原理,以机组平均故障间隔时间、平均维修时间、停机次数、功率曲线符合率和可利用率作为评价指标,对机组的可靠性进行评价。在权重设置的过程中,为消除专家的主观影响,根据信息熵原理,通过计算指标数据熵权,与专家权重综合成复合权重,再利用加权平均型算子,计算得到机组可靠性评价结果。根据北方某风电场10台风电机组的2012年度运行数据,运用所提方法,对这些机组的可靠性进行了评价。对比分析表明,该方法能够更准确地评价机组可靠性水平。     

内蒙古电力科技园智能微电网运行特性研究

对内蒙古首个智能微电网——内蒙古电力科技园智能微电网进行了并网转离网试验,结果证明:当主网失电时,借助储能系统,微电网可以在7 s内完成由并网转离网模式切换。作为网内扩容的前期研究,比较了12个月微电网内2种额定功率均为10 kW的光伏及风力发电系统的发电情况,前者月均发电量比后者高82.5%,因此建议后续微电网电源的接入选择应以光伏系统为主。设计了一种离网的电动汽车充电方案,并使用网内RLC负载模拟电动汽车进行30min的充电试验,从功率平衡角度证实了该充电方案的可行性。