交流微电网实验平台测控保护的设计

微电网作为有效整合了分布式发电、能量变换器、综合负载和测控保护系统的小型发配电系统,具有运行方式灵活、环保、能量效率高的优点。为了能对微电网的运行特性及保护进行理论和实验的研究,设计了一个低压交流微电网实验平台测控保护系统,使用LABVIEW软件编写监控系统。平台具有用电信息的自动采集和开关设备远程控制的功能,改良传统继电保护,实现可再生能源、储能与传统配电网安全可靠的混合运行。     

独立运行方式下的微电网能量优化管理

针对独立运行方式下的微电网经济运行和管理问题,提出了独立运行方式下的微电网能量优化管理方法,该方法通过缩减下垂控制单元的基点运行功率范围,使其具有类似于传统发电机组自动发电量控制(AGC)的功率调节裕量,以吸纳实时调度周期内的非计划瞬时波动功率;在每次调度时刻,根据系统净负荷功率大小和可控型微电源的基点运行功率范围之间的关系,采用不同的能量调度策略,并引入负荷竞价策略,增加了切负荷和卸荷控制作为功率调节手段,建立了所涉及的负荷优化分配模型和负荷可中断优化模型。最后,通过一个微电网系统算例验证了该方法的有效性。     

区域微电网群两级能量调度策略优化研究

针对现阶段微电网能量管理技术发展趋势,在满足其内部经济调度的基础上,还需要关注微电网间的能量互补机制。对并网型区域微电网群提出了一种两级能量优化调度模型。引入条件风险指标(CVaR)衡量可再生能源与负荷预测误差对调度方案造成的影响,结合微电网运行收益,作为微电网内部能量调度的优化目标;采用多目标粒子群优化算法(MOPSO)进行求解,研究收益风险比作为优化调度策略的筛选指标,提出微电网内部能量优化调度策略;以区域微电网群公共并网点有功功率梯度变化最小化为前提,获得最佳微电网净功率组合方案,由此平抑微电网群对配电网造成的功率波动;考虑电力传输距离制定了微电网间净功率互补机制,提高功率传输效率。算例仿真结果表明,该模型能够合理实现微电网内与微电网间经济运行与功率平衡,为微电网群日前调度计划提供了有效设计流程。     

基于多目标优化的含电动汽车充换储一体化设施的微电网能量管理及协调控制策略研究

含电动汽车充换储一体化设施的微电网由于负荷用电的不确定性,使得微电网联网功率产生随机性,造成配电系统电压波动、功率不平衡等问题。为解决上述问题,开展了基于多目标优化的微电网能量管理及协调控制策略研究,通过微电网需求侧负荷分类控制、基于多目标优化的微电网动态运行管理以及微电网日前优化调度等控制策略,实现对微电网的能量优化管理;根据建立的多目标优化策略,对微电网系统上层、下层进行协调控制,并通过微电网能量管理策略优化联网功率,为含电动汽车充换储一体化设施的微电网的稳定运行提供理论依据。     

考虑储能分时自动控制策略的微电网容量优化配置方法研究

由于不同分布式电源出力的差异性和波动性,在微电网中对不同分布式电源容量进行优化配置是实现系统的经济、可靠运行的关键,为此提出了考虑储能分时自动控制策略的微电网容量优化配置方法。根据微电网拓扑结构,建立微电网中不同分布式电源的模型并提出储能系统分时自动控制策略。基于储能控制策略建立微电网容量优化配置模型,以微电网系统综合运行费用最小为优化目标,考虑微电网自平衡率约束、冗余率约束及系统运行约束,采用改进粒子群算法对微电网优化配置模型进行优化求解。最后,基于仿真算例对所提方法进行验证,仿真分析结果验证了所提方法的有效性。     

电力电子在微电网中的应用研究

目前,越来越多的分布式电源接入了配电网当中,改变了传统配电网的结构,并且分布式电源的并网运行可能会引起电网的电压偏差、频率偏移等问题。微电网概念的提出就是为了削弱分布式电源对配电网的影响,最大化接纳分布式电源。在微电网中,电力电子技术扮演着重要角色,而变流器的控制是其中的一个核心。变流器的控制是实现微电网控制的具体方式,而微电网的运行控制是微电网稳定运行的前提。因此本文以逆变器为例,对变流器控制在微电网运行控制当中的应用进行了概述,并且归纳了变流器的关键新兴技术在微电网中的应用。     

基于飞轮储能和蓄电池的微电网控制策略

微电网作为一特殊的电网运行方式,可运行在并网和孤岛两种模式下。对微电网中的电源及整个微网进行有效控制是微电网技术中的关键。为保证微电网的稳定可靠运行,并在运行模式改变时,完成有效、平滑的切换,在构建不同类型的分布式电源的基础上,提出了以蓄电池为主电源,用飞轮保证不间断供电的微电网系统协调控制方法。该控制方法保证了微电网经济、稳定运行和良好的供电质量,并且能够在微网运行模式切换过程中维持其内部不间断供电并大幅减少暂态冲击,迅速过渡到稳态运行。建模仿真结果证明了该控制策略的有效性和精确性。     

基于风光储双层母线微电网的分布式模型预测控制

针对风光储互补的双层母线直流微电网系统,提出一种基于多端口变换器直流微电网分布式模型预测控制策略。首先,建立各个子微网系统中风电系统、光伏系统和储能系统的数学模型,其次,依据风电系统、光伏系统工作在经济最优,发电功率最大,储能系统作为补充的原则,采用分布式模型预测控制算法优化风电系统、光伏系统输出功率,保证高低压侧母线负荷跟踪性能和经济性能。最后,通过微网间DC/DC变换器进行PI控制,实现高低压母线间能量平衡,维持母线电压稳定。通过仿真、实验验证,所提控制策略能够实现各个微电网发电单元经济最优的同时,维持高低压侧母线的功率平衡和母线电压稳定,提高了系统的运行可靠性。     

微电网运行控制策略研究

该文以深圳职业技术学院微电网工程为研究对象,针对面向可再生能源的微电网系统如何实现分布式电源、储能装置、负荷之间的协调,达到系统的稳定和最优运行,制定了运行控制策略。针对并网运行、离网运行,分多种工况来进行现场试验。测试结果表明,该微电网系统可连续稳定运行,并/离网启动、运行、切换都能满足控制要求。     

基于混合储能的直流微电网控制策略研究

针对直流微电网中新能源不稳定输出导致的微网功率不平衡和直流母线电压波动大等问题,研究了一种由光伏发电系统、混合储能系统和交流市电构成的直流微电网结构,提出了一种新型的直流微电网能量控制策略,根据母线电压值将系统分为4种工作模式、7个运行区间,系统的运行方式可以自动判断和自由切换。该微电网中的混合能源管理系统含有2个互补型储能元件——蓄电池和超级电容器,其以特殊的供应逻辑提高了系统的可靠性和灵活性。通过Matlab/Simulink仿真平台验证了这种策略的可行性。     

基于超级电容储能装置的微电网电能质量分析技术

为提高微电网的工作效率和加强微电网的可靠性,应用功率超级电容模组构成和开关电容电压均衡技术、快速充放电技术、电能质量监测治理等技术,并且应用控制软件和人机界面软件,设计一种基于超级电容器储能系统的微电网电能质量分析装置,可广泛为微电网电力系统中电力调峰、提高系统运行稳定性和提高电网及微电网电能质量的重要技术手段;同时,还可根据电网负荷的变化改变运行方式以向电网释放或吸收电能。由此,对负荷实施削峰填谷以减少系统输电网络的损耗,获取经济效益。储能装置用于用户侧,可提高电能质量,增强系统可靠性。而且,分布式储能在增强系统运行稳定性和提高电能质量方面具有更大的优势,按照系统运行的要求布置储能装置,可得到更好的控制效果。     

含光伏发电和储能电池的智能微电网经济调度

介绍了智能微电网的结构和微电网多代理分层的控制方式,建立了光伏发电输出功率预测的数学模型,详细阐述了含储能电池成本及各发电单元运行维护成本的微电网优化调度目标函数、约束条件、优化变量和优化策略,利用粒子群算法对各发电单元进行经济调度,制定了3种储能电池的充放电计划以及购电交易计划。     

电池管理系统在微电网的应用

微电网含分布式电源,运行方式较为复杂多变,通常配备电池管理系统来实现储能电池的监控,保证微电网高效可靠运行。本文介绍微电网电池管理系统的电池充放电监视控制、状态估计、电池均衡和安全保护等功能,并评述了各类SOC和SOH估计算法、电池建模方法、电池均衡等关键技术在电池管理系统应用的现状与挑战。     

微电网优化调度仿真模型

基于元胞自动机的基本理论及其在时间和空间尺度动态演化模拟中的应用,提出了一种微电网优化调度仿真模型。该方法从元胞自动机的基本定义出发,研究了元胞自动机理论对于微电网优化调度仿真的适用性。建立了微电网元胞空间,构建了微电网元胞空间的宏观演化规则。提出了一种微电网密度需求管理的自适应算法,实现分布式电源与负荷需求的动态平衡调整。在MATLAB环境中建立了仿真模型并模拟了微电网格局的时间和空间尺度动态演化过程。仿真实验结果验证了该方法对于微电网格局优化以及模拟微电网密度需求管理的可行性。     

微电网并网策略研究与仿真

电力需求日益增长,化石能源逐渐枯竭,能源危机和环境污染问题愈发严重,全球电力工业面临着非常大的挑战,于是源于分布式发电的微电网应运而生。灵活的运行方式与高质量的供电服务是微电网的优点,但需要完善的控制系统支撑,因此研究微电网控制策略具有重要的意义。鉴于此,简要分析了微电网接入电网时需要考虑的几项重要因素,然后结合某电力科学院微网实验平台的拓扑结构分析控制方式,研究微电网并网控制策略,并通过MATLAB结合实际数据进行仿真。     

适用于偏远区域的一种智能化微电网系统设计

介绍了一种微电网的协调控制策略,单一系统由光伏、储能、油机等3部分组成,相同功率等级之间可并联运行。研究了将光伏、储能、油机、市电统一调度,以及可扩展的模块化结构和配置方式。取常规微电网主从控制、对等控制之精粹,创造性地提出了协调控制策略,各从机接受主机统一控制,实现调度优化和节能控制;同时从机可竞争成为主机。实验验证了每部分模块化设计、并联运行、即插即用的可行性。解决了目前野外中大功率用电场合,供电单一使用油机、油料保障难,新能源使用不方便、不经济的问题。     

分布式交直流混联系统及自适应动态下垂技术研究

分布式交直流混联系统采用配电多区柔性组网技术及消纳提升策略,为分布式新能并网接入与潮流优化调度提供了高效可行手段。针对源荷功率消纳需求,首先提出分布式交直流系统架构及其能量管控运行模式,然后通过分析分布式交直流系统的等效数学模型及工频与高频环流的产生机理,提出考虑功率均衡控制和高频环流抑制的自适应动态下垂控制技术。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了分布式交直流系统的仿真模型并进行算例验证,仿真结果表明所提技术可在保持系统稳定性基础上实现源荷消纳提升和潮流优化调控。     

考虑负荷重要性的微电网电源容量优化配置

微电网内负荷分为重要负荷和可中断负荷。该文采用粒子群优化算法,在根据负荷特性的分布式电源选址基础上,对并网运行的高渗透微电网和低渗透微电网进行电源容量优化,并考虑电压水平、微电网对大电网的渗透性、分布式电源容量的限制,采用分布式电源折算到每年的建设费用、运行维护费用、向上级大电网售电或购电费用、网络损耗费用的经济性模型。该模型符合现实优化要求,算法求解效率高,其结果更具有实用性和经济性,对实际的微电网规划具有一定的指导意义。     

NB-IoT+云平台的分布式光伏监测系统

针对分布式光伏的无人化监测需求,利用传感技术、物联网等信息化技术,设计了基于NB-IoT+云平台的分布式光伏监测系统。通过温度、光照强度、电压、电流传感器选型,硬件电路设计和云平台搭建,构建了含有感知层、网络层和应用层的监测系统,测试实验验证了数据采集、传输、显示、分析及记录,实现了分布式光伏运行状态的无人化实时监测。这些监测数据对于双碳目标下光伏微网能量有序调度和异常情况下的故障预警具有重要意义。     

微电网电压稳定控制策略研究

针对微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网电压不稳定的问题,给出了一种交直流混联结构微电网的典型系统,建立了双向AC/DC变流器(整流模式和逆变模式)、分布式电源逆变器及其控制系统的数学模型,提出了一种新型的双向AC/DC变流器控制方法,根据微电网的电压与功率关系,设计了一种基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器,并给出了相应的下垂控制策略。通过理论分析分布式电源的功率、电压特性及其对微电网电压稳定性的影响,提出了能够有效抑制分布式电源功率波动、提高微电网电压质量的控制策略。研究结果表明,该双向AC/DC变流器能稳定地控制微电网电压,具有很好的稳态性。