面向直流微网的双向DC-DC变换器研究现状和应用分析

直流微网是一种连接分布式电源与主电网的微网形式,双向DC-DC变换器(BDC)作为直流微网中必不可少的接口电路,在直流微网中充当着重要的角色,能够有效提升分布式电源利用率和直流微网的电能质量。在简要阐述学者们关于直流微网结构研究成果的基础上,归纳出了BDC在直流微网中的四方面典型应用。主要呈现了面向直流微网的BDC研究成果,着重分析了直流微网中应用BDC作为接口电路的变换器拓扑选择。最后,基于研究现状的分析,结合直流微网的发展趋势和电力电子关键技术对BDC未来的技术发展进行了讨论。     

直流配电下多微网系统集群控制研究

构建高效、低耗、可靠的直流配电系统是实现直流型分布式电源与直流型负载灵活组网及供需互动的有效途径,是交流配电之外未来配网的重要发展方向。该文对直流配电下多个直流微网进行集群控制的典型特征和拓扑结构进行了阐述。在直流型分布式电源以直流多微网形式集群控制中,采用一种分散自律的控制架构,将每个直流微网以多分段P/U曲线进行描述,多个直流微网基于各自P/U曲线进行功率分散管理,同时基于变流器实现混合自律控制。基于PSCAD/EMTDC建立直流微网群对等互联仿真模型,通过设置不同运行场景,验证了多个直流微电网以集群的形式运行可提高低压区域的自治能力和能源利用效率,最大程度地适应高比例直流型分布式电源并网的动态特性。     

山东电科院分布式发电及微电网实验室

正山东电科院分布式发电及微电网实验室作为山东电力分布式电源及微网技术科技创新、应用研究和技术服务的试验研究平台。主要开展微电网运行监控与诊断分析、分布式发电并网与接入控制、柔性直流输电及     

超级电容器储能系统在两端供电直流微网中的电压控制方法研究

为了更充分地利用分布式电源的发电出力,最大限度发挥超级电容器的技术经济性,提出了两端供电的干线式直流微网结构,指出超级电容器储能系统在直流微网的优势与作用,并根据超级电容器储能系统配置地点来选择控制方法,电源端配置采用电压分段控制,负荷端配置采用恒压控制。在Matlab/Simulink平台上搭建包含超级电容器储能系统的直流微网模型,分析超级电容器储能系统配置位置对直流微网电能质量的影响。仿真结果表明超级电容器储能系统能有效地抑制负荷波动或光照变化引起的电压大幅变化。     

分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战

介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响;微网技术通过不同层次的结构为各种分布式电源的并网运行提供接口,是发挥分布式电源效能的有效方式;智能配电网则可通过对微网的有效管理实现分布式电源的灵活接入与整个电力系统的安全、可靠、经济运行。最后,通过对三者的分析对实现智能配电网的思路与技术手段提出建议。     

关于分布式发电保护与微网保护的思考

从宏观角度分析了分布式发电(DG)保护和微网保护的策略.分析了DG保护的研究对象与研究方法,总结了目前有关DG保护的成果,归纳并比较分析了4种DG保护策略.对交流微网的保护,从是否依赖于通信的角度进行分析,提出了构造微网开关站的思路.对直流微网的可行性进行分析,给出了直流微网规模大小的建议,并阐述了直流微网保护的要点.最后从电网结构出发,给出了关于分布式电源与微网接入策略的建议.     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性。因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通过仿真实验验证了所提控制策略在因环境因素变化导致光伏发电波动和负荷波动的情况下对抑制系统母线电压波动的有效性。     

多代理系统在直流微网稳定控制中的应用

为实现直流微网能量的分层管理,维持系统不同运行模式下的电压稳定,提出基于多代理系统的直流微网稳定控制方案。采用(java agent development framework,JADE)平台,构建包含分布式电源、微网中心控制器和配网控制器的层次化多代理系统框架;根据直流微网运行模式和微电源运行特性,设计代理的任务和通信协议。利用代理的自治性与协作性,在稳态运行时可实现微网内部、微网与配网间的功率分配,维持系统静态稳定;在运行模式切换的暂态过程中,能及时处理系统功率不平衡,保持系统暂态稳定。算例分析验证了所提基于多代理系统的直流微网稳定控制方案的有效性,适用于直流微网能量分层管理和系统稳定控制等领域。     

直流微网保护综述

随着新能源的推广和直流负荷的普及,直流微网作为分布式电源更有效率的接入形式,受到了越来越多的关注,而继电保护技术是直流微网发展的关键技术之一,该文旨在系统地介绍国内外直流微网保护技术的研究状况。文章介绍直流领域多种保护设备的发展现状,总结直流微网接地形式的研究成果,针对直流故障电容快速放电、电力电子器件耐故障过电流能力弱的问题,比较多种快速切断或限制故障电流的方案,在此基础上,对各种保护配置方案进行分析和评价,最后给出直流微网保护未来研究方向的展望,并提供关键问题的解决思路。     

直流微网系统能量管理控制技术研究

构建了基于光伏发电、风力发电以及蓄电池储能的多电源直流微网系统。归纳总结出了系统的九种工作模式,提出了包括最大功率跟踪控制、蓄电池充放电控制和直流微网系统的整体协调控制策略。根据分布式电源、电网、负载和蓄电池的工作情况,进行不同模式之间的转换,并完成相应的控制策略,实现了多电源供电的微网系统运营的可靠性。最后通过仿真证实了控制方案的可行性。     

住宅直流微网供电技术研究现状

随着分布式能源发电容量的不断增长,分布式能源并网带来的电能质量和电能损耗问题日益严重,在配电网中采用直流配电可有效缓解这一问题。近年来由于电力电子技术的快速发展,交直流变流器、DC/DC换流器的工作效率和额定容量大幅提升,降低了直流供电系统的网络损耗。同时,家用电器对直流电源的兼容性亦不断提高,住宅直流供电技术将成为未来的研究和发展趋势。总结了国内外对住宅直流供电技术的研究现状,分析了住宅直流微网的优势和可行性,提出了1个典型的住宅直流微网系统模型,分析了在构建该模型过程中涉及到的电压等级的确定、供电组网模式的选择、系统的控制与保护设备等问题,给出了相应的参考解决方案,并对住宅直流供电技术的发展提出了几点展望。     

钻井直流微电网冲击功率的混合储能平衡技术

受限于钻井直流微电网的功率动态调节缓慢,冲击性负载对钻井直流微电网电能质量造成严重影响。为了解决直流微电网冲击功率供需均衡问题,提出以混合储能环节为核心的补偿方法。基于超级电容和蓄电池储能的互补特性,在传统混合储能控制策略的基础上,提出一种纳入蓄电池参考电流约束和电流动态分配的混合储能控制策略。在保证蓄电池电流限制值不被超越的前提下,实现冲击功率在混合储能单元内的优化分配,从而既能够延长蓄电池生命周期,又显著缩短了混合储能系统冲击功率补偿的动态响应时间,解决了钻井直流微电网电压波动的问题。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

直流微电网在配电系统中的研究现状与前景

简要介绍了直流微电网的特点,总结了国内外微电网的研究现状。对目前分布式电源建模分析较多地考虑自身特性,而未能从直流微电网角度考虑其与配电系统的相互影响;孤岛划分策略以及负荷建模的研究无法适用于直流微电网的特性和运行机理等现有研究工作的局限性进行了概括。在此基础上,提出含直流微电网的新型配电系统研究中亟需研究的几个问题。最后,结合中国的电力发展现状,对直流微电网在中国的发展潜力进行了探讨。     

直流微电网的控制技术综述

综述了国内外直流微电网控制技术的研究现状。首先,针对直流微电网具有底层复杂、上层简单且已完全电力电子化的物理特性,指出直流微电网在结构与控制技术上与交流电网的差别;其次,在描述直流微电网基本结构的基础上阐述了直流微电网控制技术的分类与组成,指出底层控制是维持整个系统稳定运行的基石,而协调层控制通过设置各功率接口的工作模式和控制参数来实现系统的功率平衡和母线电压稳定;对底层控制中的电压电流控制、最大功率跟踪、荷电状态控制和电流分配机制进行分析,并对协调层控制中的分散控制、分布式控制与集中控制进行分析与比较。最后,指出不同控制技术适合的应用场景,并且展望了直流微电网控制技术未来的发展趋势。     

（17期已排）交直流混合微电网系统建模及协调控制研究

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷监控和保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。交直流混合微电网是分布式电源、配网以及负荷在种类多样化和低成本化发展进程中较为理想的产物。文章针对未来交直流互联的混合配网中高密度分布式电源、负荷接入和管控的应用场合,提出了一种新型的互为支撑的交直流混合微电网拓扑结构,建立了相应的仿真模型,并进行了交直流混合微电网的系统稳定性分析。仿真结果进一步验证了文中所建交直流混合微电网模型的正确性和所提交直流混合微电网及其方案的可行性。     

考虑储能系统调度的交直流混合微电网中互联变流器容量配置

互联变流器是交直流混合微电网中交直流两侧进行功率交换的关键设备,有协调分配交直流两侧功率和提高系统电能质量的作用,在微电网设计阶段,确定互联变流器的配置容量是工程建设的关键环节。文章针对交直流两侧分布式电源、储能系统及负荷在抽样时刻的状态,基于两侧储能系统的灵活调度分析了网间互联变流器的功率流动情况,得到抽样时刻互联变流器的理论传输功率约束。从经济性和电压偏差2个方面建立交直流混合微电网中互联变流器的双目标容量配置模型,采用多目标粒子群算法对其进行求解寻优,得到互联变流器的最佳容量。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了所提模型及求解方法的有效性。     

直流配电系统示范工程现状与展望

直流配电系统可以更高效、可靠地接纳分布式发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷,是实现碳达峰、碳中和目标的有效途径之一.总结国内外直流配电系统示范工程的现状,分析国内外示范工程的实践经验.工程案例表明,政策支持是直流配电系统快速发展的重要基础,关键技术和设备的研发是实现直流配电系统大范围推广的关键因素,直流配电系统的发展和推广有利于能源的高效利用与可再生能源的大规模消纳.结合我国目前直流配电系统的发展现状,给出我国未来直流配电系统发展的建议.     

多模式下风电直流微网功率协调控制策略研究

直流微电网系统的功率平衡是电网安全稳定运行的重要保证。综合考虑微网的运行方式和换流站功率裕量,将含有全功率笼型异步风电机组、储能蓄电池、交直流负载的直流微电网系统分为5种运行模式,即并网运行模式、限流运行模式、短时故障运行模式、孤岛减载运行模式和孤岛降功率运行模式。针对以上5种运行模式,提出一种基于多变量的功率协调控制策略。该策略根据并网变流器电流、蓄电池荷电状态以及直流电压的变化量自动协调各端换流站的工作方式,保证各工况下微网内部的功率平衡和直流母线电压的稳定。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了仿真实验,验证所提出功率协调控制方法的有效性和可行性。