孤岛交直流混合微电网群分层协调控制

针对孤岛运行的交直流混合微电网群提出分层协调控制策略。首先设计分布式发电单元(DPDG)与储能单元底层控制,自适应调节交流子网频率与直流子网电压,保证各交、直流子网的独立稳定运行。同时考虑到直流子网中恒功率负荷(CPL)的影响,进一步对各DPDG单元设计P-V~2改进下垂控制,减小传统下垂控制产生的直流母线电压偏差。进而考虑各储能单元充放电能力不同,设计基于荷电状态(SOC)的动态一致均衡控制,确保储能子网协调优化运行。然后基于直流子网电压和交流子网频率信号,构造功率自治级、功率互济级和储能平衡级三级控制切换策略,实现子网间功率互助并减少系统的功率损耗。最后基于Matlab/Simulink搭建了混合微电网群仿真模型对所提控制策略进行了验证。     

基于功率池的双层母线直流微电网协调控制策略

为便于不同电压等级的直流微源、负荷接入直流微电网,设计了一种基于功率池的双层母线直流微电网,并提出了其协调控制策略。该微电网由2个电压等级不同的独立直流微电网通过功率池连接构成。设置锂电池作为功率池的能量后备,二者以级联结构构成微网储能调压系统。详细设计了两直流子网与功率池之间、锂电池组与功率池之间的功率交换机制,稳定直流母线电压,使两子网互为备用,同时实现两直流子网、锂电池三者间低频功率交换,避免了两子网间高频功率波动的相互影响,并延长了锂电池的使用寿命。设计锂电池荷电状态调节机制,母线电压稳定时由直流子网对其进行调节,提高了微网持续运行能力。最后,通过实验验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

多互联变流器并列运行的交直流混合微电网功率分层控制

针对多互联变流器并列运行的交直流混合微电网,分析了其运行特性与功率平衡关系.提出了交直流混合微电网功率分层控制。为保证子网间的功率平衡及电能质量,建立了直流电压、交流频率与子网间交换功率的数学联系,并将工作区间分段,避免互联变流器的频繁动作;为实现交换功率在互联变流器间的最优分配.以多个互联变流器综合传输效率最大化为优化目标.进行功率的协调分配。PSCAD/EMTDC仿真结果表明.在并网和离网2种运行模式下,交直流子网功率交换层都能够快速地调节直流微网与交流徽网之间的交换功率.互联变流器功率协调层都能够准确地进行功率分配,验证了分层控制策略的可行性。     

基于微增率下垂的交直流混合微电网分散式经济运行控制

在交直流混合微电网中,交流和直流子网之间由双向功率变流器(Bidirectional Power Con-verter,BPC)连接,实现子网之间的功率互动.本文提出了一种分散式经济运行控制策略,旨在优化微网中各个分布式电源(Distributed Generators,DG)的出力,减小总发电成本(Total Generation Cost,TGC).针对交流和直流子网中的DG,设计相应的微增率下垂控制,使得同一子网中各DG的微增率相等,根据等微增率准则,此时子网的TGC达到最小.针对BPC,设计互动功率经济优化控制策略,优化交、直子网间的功率交换,从而进一步减小TGC,在不依赖外部通讯的情况下实现交直流混合微电网整体经济优化运行.仿真验证了控制策略的有效性.     

孤岛微电网中制氢负荷谐波功率分配策略

制氢与微电网相结合是实现新能源高效消纳的重要途经之一。实际微电网的负荷优先级和电压质量要求存在差异，而制氢负荷接入会引入谐波功率，通过互联变换器(ILC)与高优先级直流子网相连，会出现直流母线多倍频脉动，其本质是谐波功率分配问题。目前已有功率分配策略大多致力于均分，忽略了高优先级子网的电压质量需求。为此，建立优先驱动的ILC功率协调控制模型，优化目标是使子网的总直流电压/交流频率偏差最小；建立制氢负荷模型，推导得到谐波视在功率的简化公式；基于谐波功率、子网优先级系数和谐波阻抗重塑理论，提出谐波功率在ILC和交流子网之间的自适应控制策略。通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性。     

一种微网群架构及其自主协调控制策略

微网群作为多个交、直流子网的互联系统,其组成结构的复杂性增加了微网群的功率协调控制难度。提出一种微网群架构及其自主协调控制策略,该架构主要包括交、直流子网,功率交换单元(PEU)和能量池(EP)。PEU主要用于协调微网群内各子网与EP进行功率交换,使得各子网实现能量互济,并维持各子网母线电压及频率的稳定;EP主要用于维持EP直流侧母线电压的稳定运行,并实现对PEU所需交换净功率的合理分配。针对PEU和EP分别提出基于自适应功率交换系数的功率协调控制方法和分层协调控制方法,有效地实现了微网群的自主协调控制。仿真与实验结果都证明了所提微网群架构及其自主协调控制策略的有效性。     

双直流母线直流微电网的协调控制

为便于不同电压等级的直流负荷接入直流微电网,设计了基于双直流母线构架的直流微电网协调控制策略。双直流母线直流微电网由2电压等级不同的独立直流微电网通过双向DC/DC变换器连接构成。将锂电池超级电容组成的混合储能系统应用于直流子网中,并根据双向变换器两侧子网的电压–功率下垂特性,对两侧电压进行了归一化处理,提出了适用于连接2直流子网的双向DC/DC变换器下垂控制;最后,通过d SPACE验证了系统协调控制策略的可行性。实验结果表明,此控制策略可以根据2直流子网电压大小有效控制子网间的功率传输,实现了整个系统功率的平衡,提高整个系统的运行可靠性。     

基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力，提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功–频率以及有功–直流电压下垂控制特性，通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量，来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此，以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标，设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略，实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配，促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型，并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。     

基于集合经验模态分解的交直流混合微电网混合储能容量优化配置

针对交直流混合微电网并网联络线功率的波动性带来的新能源消纳瓶颈问题和交、直流子网之间交互功率的优化问题,提出了一种混合储能系统容量优化配置方法。首先,考虑系统净负荷功率和分时电价,确定联络线协议功率和混合储能系统需平抑的总功率;然后,利用集合经验模态分解对混合储能系统总功率进行分析,根据不同滤波阶数下锂电池和超级电容器的充放电功率指令,采用自适应惯性权重的粒子群算法对以锂电池和超级电容器的额定功率和额定容量为优化变量的混合储能容量优化配置模型进行求解;最后,对不同滤波阶数所对应的系统年综合成本进行排序,确定系统年综合成本最小的滤波阶数和对应的储能配置方案。基于某交直流混合微电网进行了算例分析,验证了采用所提方法配置混合储能系统可有效平抑交直流混合微电网并网联络线功率的波动,降低交、直流子网间的换流损耗,提高交直流混合微电网的经济性。     

双向功率变换器自治运行控制策略

双向功率变换器是交、直流混合微电网中的关键设备。本文在分析低压微电网下垂特性的基础上,提出一种双向功率变换器自治运行控制策略,针对交、直流母线电压性质不同的特点,根据子网电压允许波动范围,分别对其进行了归一化处理,并以交、直流子网实时负载率相同为准则,设计了双向功率变换器有功-电压控制环。为使交流子网频率稳定,在充分利用双向功率变换器剩余容量前提下,设计了变换器无功-相角控制环。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能够实现交、直流子网间功率双向平滑传输,维持子网母线电压及频率稳定,确保低压交、直流混合微电网自治运行。     

考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型

交直流混合微网能够高效集成分布式电源和柔性负荷,开放共享的互联系统能够通过功率共享机制进一步提高多微网的可靠性和经济性。提出了考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型。对于单个微网,建立了考虑需求响应的优化模型来降低自身的运营成本,并通过添加备用容量约束来应对微网中的不确定性。对于整个互联系统,直流网络通过协调各微网的边界信息来优化潮流分布,降低网损。整个优化问题以分布式的方式进行求解,微网内部的负荷资源被充分协调,各微网仅需提供有限的边界信息,用户隐私被充分保护。算例结果证明了所提调度模型的有效性。     

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

微电网群功率优化控制

随着间歇性电源(分布式风电、光伏)在中、低压配电网中渗透率的提高,多个微电网可能共存于一个区域配电网中,各微电网间能量互济与协调控制的微电网群技术开始引起广泛的关注。以微电网研究为基础,分析了微电网群的典型特征及拓扑结构。以微电网群功率波动为研究对象,建立了微电网群功率波动熵值的动态调度模型,采用量子粒子群优化算法进行求解实现优化控制。仿真结果验证了所提微电网群功率优化控制方法的正确性和有效性。     

考虑路径损耗的热电联供型微网三层能量优化策略

为了降低微网对外部系统的依赖与微网自身的运行成本,针对热电联供型微网群,提出了一种三层能量优化策略。该策略不仅构建了以各微网运行成本最小为目标的下层优化运行模型、各主体间交互成本最小为目标的上层优化运行模型,还新构建了以能量传输路径损耗最小为目标的中间层优化运行模型。该中间层模型通过易货交易和买卖交易的方式提高微网间能量互济能力,并基于Floyd-Warshall算法为微网间能量交易搜索最优传输路径。算例结果显示,该三层优化策略具有良好的适用性,相比其他优化策略,能量传输过程损耗更低、微网间能量互济能力更强,各微网运行成本更小。     

交直流混合微电网互联变流器新型控制策略

交直流混合微电网是未来电网的发展方向之一。为实现两侧微电网的功率相互支撑,提出了一种新型的互联变流器控制策略。采用双级式互联变流器,解决了在直流微电网电压等级较低时与交流微电网互联的问题,且直流微网电压在较大范围内变化时也可正常运行。针对双级式互联变流器的特点,推导得到交流微网频率与电容电压的数学关系,在功率控制环节采用电压偏差-功率下垂控制策略,实现了两侧子网的功率支撑。PSCAD仿真结果验证了控制策略的有效性。     

考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型

随着电力市场改革不断深入,研究配电侧多微网间的能量交易问题对提升区域经济性具有重要意义。为减少微网运行经济成本、促进可再生能源消纳以及降低微网大规模接入对配电网运行造成的不利影响,以相邻范围内多微网间能量交易作为研究对象,构建了基于合作博弈的区域多微网分层协调能量优化管理模型。该模型上层为管理中心统一定价,下层为各微网自治优化。下层考虑不同类型负荷的需求响应,并通过协议签订形式形成与用户间的协调运行;采用二阶锥松弛技术将含潮流约束的非凸非线性规划问题转化为可有效求解的二阶锥优化问题,并采用对偶理论、Big-M法等分解理论将原双层规划模型转化为易求解的单层规划模型。上层管理中心制定电价并与微网进行多次决策交互以获得区域多微网经济运行的均衡状态,随后基于Shapley值对区域多微网进行收益分配。最后通过算例验证了该模型对于提升微网收益、促进可再生能源消纳的有效性。     

基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置策略

大力发展新能源,是构建新型电力系统、推动能源转型的必然选择。文章提出了基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置方法。首先,考虑微电网群运营商(MGCO)与共享储能运营商(SESO)之间的协同交互机制,建立基于共享储能的微电网群容量优化框架;其次,考虑微电网之间的能量共享以及共享储能容量租赁,构建考虑能量共享的微电网群容量优化配置模型;然后,计及共享储能动态租赁,构建SESO储能容量优化配置模型;在此基础上,构建基于谈判博弈的MGCO和SESO储能容量配置模型,并提出基于ADMM的分布式求解方法。最后,基于MATLAB进行算例分析,结果表明,所提储能优化配置方法能够在降低MGCO成本的同时提高SESO的收益,达到了双赢的效果。     

基于鲁棒模型预测控制的配电网供电恢复策略

随着微网技术的发展,配电网发生故障后,利用配电网中的微网为停电负荷提供应急供电,可以减小配电网停电范围,提高配电网的弹性.由于微网内可再生能源出力和负荷需求存在不确定性,现有研究主要采用单时步随机优化方法生成供电恢复策略.然而,由于准确的概率分布模型较难获得,且单时步优化方法仅优化未来一个时间段的运行方案,忽略了多个时间段中状态的相关性,降低了运行的效率.为此,文中提出了基于鲁棒模型预测控制的弹性运行策略.首先,以每个控制周期内多个时步的成本最低为优化目标,建立了基于鲁棒模型预测控制的优化决策模型.由于该模型是min-max问题,难以直接求解,可采用强对偶理论将其转换为单层混合整数模型.最后,采用IEEE 69节点配电系统对所提方法的有效性进行了验证.