孤立微电网黑启动策略研究

为进一步提高微电网的供电可靠性,基于风光柴储的微电网,在充分考虑各种微源特性的情况下,对微电网黑启动中电源的选择进行了对比分析,选择柴油发电机作为黑启动电源;对比分析了微电网黑启动的并行/串行恢复策略,提出了一种改进的微电网串行恢复黑启动策略,并制定了详细的黑启动流程。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了仿真模型,仿真结果验证了该黑启动策略的有效性和可操作性。     

微电网的黑启动研究

为了提高微电网供电可靠性,提出一种针对全黑的孤立微电网的黑启动方案。结合微源特性及其控制方式,对微源的黑启动能力进行比较,确定了黑启动微源的选取原则,给出了黑启动过程中有黑启动能力和无黑启动能力微源的控制方式要求。分析了微电网黑启动的并行/串行网架恢复策略,指出应采用启动速度更快的并行恢复策略,并制定了详细的黑启动操作流程。利用Matlab/Simulink建立各微源控制模型以及微电网仿真模型,仿真结果验证了微电网黑启动方案及其操作流程的可行性。     

微电网黑启动中考虑负荷恢复优化的分布式电源恢复方案

孤立微电网发生大面积停电后,微电网内部分布式电源(DG)恢复方案的制定对微电网黑启动的成功实施有重要作用。研究了DG启动顺序的优化及DG启动过程中负荷恢复的优化。根据DG特性评估了不同类型DG的黑启动能力,建立了以DG发电量最大和DG附近负荷重要度最大为目标的多目标优化模型。将DG恢复过程按时步划分后,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对模型进行求解;然后选定最优的DG启动顺序,并为其搜索恢复路径。采用相同的时步划分方案,为DG启动过程中的负荷恢复建立了单目标优化模型,并利用改进的二进制粒子群优化(MBPSO)算法求解得到最优负荷恢复方案。算例分析结果验证了所提方案的有效性。     

黑启动中考虑动态过程的负荷最优恢复

针对黑启动过程中的薄弱电网下如何最大限度地恢复负荷进行了研究.考虑到投入大量负荷后的系统过渡过程中电压、频率变化巨大,稳态潮流合格并不代表在暂态过程中的频率和电压一定合格,针对此动态阶段存在的潜在不确定性,将负荷恢复归结为包含大扰动动态过程的频率、电压、功角等约束的最优控制问题,利用自适应遗传算法对问题进行求解,在保持系统动态过程稳定的要求下,使总的负荷恢复量最大.算例求解结果表明了该算法在负荷恢复问题中的有效性.     

含多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复优化方法研究

实现失电微电网的黑启动恢复,可以加快电力系统的恢复进程,有助于减少大停电事故造成的社会经济损失。为此,提出了一种考虑可调度机组、新能源以及储能等多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复方法。首先,对多类型异质资源的恢复特性进行分析,确定其在黑启动恢复过程中的运行约束。其次,提出了一种改进的微电网节点重要度与线路权值评估方法,并以此构建了微电网黑启动恢复两阶段优化模型。第一阶段以最大化微电网的可用有功出力为目标优化微源的恢复方案,第二阶段以最大化负荷综合恢复量为目标优化负荷的恢复方案。最后,基于21节点系统进行了算例分析,结果表明所提模型能够提升微电网的黑启动恢复效率,有效降低停电事故造成的损失。     

考虑恢复时间模型的电力系统黑启动策略

具有快速甩负荷(Fast Cut Back,FCB)能力的机组可以作为系统非常规黑启动电源,有助于电网在尽可能短的时间内恢复正常,具有巨大的社会和经济效益。将常规火电机组的启动分为冷态、温态、热态、极热态和极极热态五种启动方式。机组启动时间模型和恢复路径时间模型一起构成系统恢复时间模型。恢复路径时间模型中技术校验项的考虑,使得系统恢复过程中不满足技术条件的恢复路径在计算中得以剔除。在给定的系统恢复时间内以机组向系统输送的总电能为优化目标,提出考虑恢复时间模型的系统黑启动策略。savnw23节点系统和IEEE300节点系统算例验证了考虑恢复时间模型系统黑启动策略的准确性。大系统中考虑多启动电源的算例结果进一步表明FCB机组有利于加快大系统的恢复进程。     

微电网黑启动研究综述

随着分布式电源技术的不断提升,微电网得到了快速的发展。为保证微电网的持续稳定运行,同时为大电网的恢复提供黑启动电源,微电网在孤岛运行状态下应具备快速黑启动能力。从微电网黑启动电源的选择和控制方法、微电网黑启动策略和微电网黑启动过程中存在的主要问题及相关措施等方面介绍了国内外在微电网黑启动方面的研究,为今后的微电网黑启动研究及其应用提供参考。     

微电网线路与负荷有序并行恢复的优化方案

为了在微电网黑启动过程中快速地负荷网内线路与负荷,提出了一种基于双层网架最小树结构的有序并行恢复策略。利用改进的鲶鱼二进制粒子群算法优化微电源启动顺序及其路径,并将其用于优化每一时步投入线路与负荷的组合。IEEE33节点系统的算例结果验证了改进算法和所提策略的有效性。     

复杂拓扑结构光储型微电网黑启动策略

随着微电网大力发展,逐渐形成了结构及控制模式更加复杂的微电网。针对较具推广价值的光储型微电网,研究安全有效的黑启动方案对提高其供电可靠性具有重要意义。在分析具有复杂拓扑的光储型微电网及控制系统的基础上,提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动策略。综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动主电源,结合光伏发电系统多种运行状态,以网架串行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证,所提方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网黑启动,为相应实际微网工程黑启动方式提供一定的借鉴意义。     

孤立微电网的黑启动策略

利用多代理(Agent)系统,提出了一种针对全黑的孤立微电网的黑启动策略。参考电源及其他具有黑启动能力的微电源首先由微电网中心控制(MGCC)Agent以电压控制模式启动,再根据参考微电源的电压进行预同步后进行并联。接着,具有黑启动能力的微电源切换至PQ控制模式,其输出功率和电流被功率锁存功能锁定以避免切换振荡。最后,无黑启动能力的微电源被MGCC Agent以PQ控制模式启动,在与参考电源进行同步后并入微电网。MGCC Agent通过协调微电源的输出功率,使微电网可以高效、稳定地运行。微电网稳定运行后,由主网-微电网控制(GMGC)Agent恢复微电网与大电网的连接。利用MATLAB/Simulink建立微电网仿真模型,仿真结果验证了所提策略是高效、可行的。     

计及微电网黑启动的虚拟同步发电机调频策略

针对虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略应用到微电网调频过程中存在次振荡周期的问题,提出一种双阈值-全程自适应频率控制策略。该控制策略综合了自适应模型与负转动惯量的特性,建立了新的转动惯量函数模型,弱化了阻尼项的影响,在消除频率暂态过程次振荡周期的同时,简化了控制结构。为解决现有单一控制策略难以适用于微电网黑启动问题,在不影响微电网启动速度的前提下引入零起升压环节,将该控制策略的应用范围扩大到微电网黑启动过程。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

考虑线路操作时限和恢复概率的机组启动路径优化

研究了考虑线路投运时限、投运失败和机组投运时限的发电机启动路径优化问题。首先考虑线路远程操作和投运成功概率,建立了线路投运时限模型,求取了线路投运的时间期望作为线路的权值。然后研究了机组的启动时限、出力特点和进相运行能力,提出了机组在黑启动过程中的限制因素。接着以迪克拉斯算法计算最短路径,定义了机组综合优先级指标。算法实时考虑线路投运状况以贪心思想为指导提出了以迅速投运发电机组为目标的机组投运优化算法求取最优启动路径。最后应用IEEE39节点算例对所提出方法进行了分析验证。所得的研究成果对电力系统黑启动预案的制定和在线决策系统的开发具备参考价值和积极意义。     

含钒电池的微电网作为黑启动电源的研究

随着可再生能源发电并网容量的增加,可再生能源对于电网的影响越来越大,电力系统也成为越来越复杂的网络并将面对更多的威胁。为了提高电网在崩溃之后实现黑启动的能力,对含有新型环保钒氧化还原液流电池(VRB)储能系统的微电网作为黑启动电源的可行性进行了讨论。仿真结果表明,在大电网遭到不可抗力原因崩溃之后,VRB储能系统能够快速有效地帮助微电网对电厂等重要负荷实施供电,可以与传统黑启动电源配合,从而缩短黑启动时间,减少相应的经济损失。     

考虑DG时序特性及负荷种类的微网电源容量与分时电价协同规划

合理配置微网内部各分布式电源容量,是保证微网实现就地消纳、自给自足的关键,而网内负荷一般与各电源额定出力存在时序上的差距,通过制定合理的分时电价策略能够在一定程度上减小该差距,基于此,文章提出了一种新的微网规划方法,即在规划阶段针对电源容量与分时电价进行协同规划.首先建立了针对不同种类电源、负荷的时序、响应模型,然后以各电源容量、分时电价为决策变量,以投资、运行成本等经济指标为目标函数,建立协同规划模型,运用线性优化商业软件进行求解,最后在算例中通过引入多种不同的常规规划方案进行对比,验证了该协同规划方案的优越性.     

黑启动过程中继电保护和安全自动装置的特性和运行

对黑启功过程中系统运行特性的变化及其对继电保护和安全自动装置动作特性的影响进行了分析。指出在系统恢复的不同阶段中，由于运行条件发生极大变化，保护和安全自动装置的动作特性也可能随之发生变化，导致部分装置会误动或者不动，失去了原有的作用．甚至阻碍了系统的恢复，严重时将导致系统再次崩溃。同时，不同恢复阶段的系统对保护和安全自动装置的要求也不同，必须根据恢复过程各个阶段的要求，针对可能出现的问题在保护和安全自动装置的设置和整定上做相应的安排，使其有利于系统的恢复。     

计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略

为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明：所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。     

考虑随机特性的独立微网储能裕度计算方法

依据含储能设备的独立微网的功能和运行特性,提出微网储能裕度的概念及考虑随机特性的微网储能裕度的计算方法,以便对微网负荷承载能力进行量化评估,并使微网在满足系统可靠性要求的同时合理调节储能设备的充放电。针对风电、光电及负荷的随机特性,在日前预测的基础上,建立考虑预测误差的风电、光伏出力和负荷的概率模型。提出一种基于场景生成和削减技术、储能设备充放电优化技术和弦截法的考虑随机特性的储能裕度计算方法。以某微网为例,验证了所提方法的有效性和准确性,并对蓄电池容量、出力限制和初始荷电状态等可能影响储能裕度的因素进行了分析。     

考虑多种因素评估的微电网优化调度

基于微网调度中不同利益主体追求的目标不同,从经济、技术、环境评估三方面分别进行考虑,提出相应的最优调度策略。建立关于发电和交易成本最低的经济指标模型、网损最小的技术指标模型及污染气体治理费用最低的环境指标模型,并针对各目标之间存在的冲突,提出一种最优组合策略。结合遗传算法与层次分析法,对多目标调度策略进行优化:通过自适应遗传算法得到多目标优化调度的Pareto最优解集;通过层次分析法对解集进行评估,为决策者选择最优的调度方案。最后以一欧洲典型微网为算例,通过仿真验证了该模型的有效性和可行性。     

基于电网分区的负荷恢复智能优化策略

针对电力系统大停电后的负荷快速恢复问题,提出了一种基于电网分区的负荷恢复智能优化策略。提出了一种大停电事故后系统恢复的最优分区策略,并在所建立的优化模型中考虑了为恢复发电机而引入的架空线路充电无功以及为恢复负荷所引入的线路合闸操作次数等影响因素。在完成对大规模系统优化分区后,对各分区建立了一个统一的并计及网络重构因素的负荷恢复优化模型,实现各分区负荷的并行恢复。针对上述所提出的优化模型,通过结合传统图论理论和遗传算法,实现基于电网分区的负荷恢复优化问题的求解。解算中,对遗传算法进行了改进,并针对应用遗传算法时所产生的大量不可行解问题,提出了随机甩负荷和最短路径修补策略的处理方法,进一步提高了算法的寻优效率和全局优化能力。以IEEE30节点系统为算例进行仿真分析,验证了所提模型与方法的正确性和有效性。