不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定.提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题.最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量.     

不间断电力变电站的功率协调策略

于风力发电、燃料电池发电和超导储能装置等分布式电源的多样性和复杂性,它们加入传统的电力变电站后,使得整个系统的运行控制变得复杂。因而提出采用多代理技术设计不间断电力变电站的功率协调系统：在多代理的协调策略下,各分布式电源自治的补偿负荷波动,从而提高整个电力变电站的负荷跟踪运行能力和可靠性。并通过仿真结果说明了该策略的有效性。     

逆变型分布式电源控制系统的设计

分布式发电系统并网运行时外特性控制是关系到其应用的关键问题之一。根据并网分布式电源的可控拟负荷外特性,设计了采用电流正弦脉宽调制(PWM)调节方法的电压型逆变控制器,整个体系充分考虑提高电能质量水平。该控制器的核心采用含有直流电压波动前馈补偿的双环串级PI结构。第1级为功率调节器,选择公共连接点(PCC)电压、电流作为反馈量,有功、无功可以分开独立调节;第2级为电流调节器,选择逆变器输出电流作为反馈量,考虑电流反馈解耦补偿,响应速度快。直流电压前馈补偿则可以降低直流侧缺少储能引发输入电压波动对控制效果的影响。输出滤波器的考虑则可进一步提高电能质量水平。仿真结果表明电流正弦PWM的双环串级PI控制系统能够较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,简单实用、设计灵活,可以得到较好的谐波注入。     

含储能装置的微电网并网/孤岛运行仿真研究

针对孤岛运行时风力发电、光伏电池等分布式电源输出不稳定问题,提出了一种基于f/P,V/Q下垂控制分布式电源和储能装置相结合的控制策略,建立了包含恒速风力发电机、光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型。通过对微电网在并网和孤岛两种模式中的运行特性进行仿真分析,验证了该控制方式的可行性。     

混合储能系统在风光互补微电网中的应用

光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点,为了提升微电源的性能,将储能装置应用于风光互补的微电网中。采用超级电容与蓄电池的混合储能系统,通过对DC/DC变换器控制策略的合理设计,实现了蓄电池恒流充放电,延长了使用寿命;针对传统PID控制的不足,采用响应速度更快、控制效果更好的滑模变结构控制方法;为了平抑风光互补微电网并网功率,并在孤岛运行时提供稳定的电压频率支持,采用低压微电网的下垂控制策略。在孤岛运行时,分别在风速、光照强度改变以及负载变化的情况进行了仿真评估混合储能系统的性能,结果表明,混合储能系统能够提高风光互补微电网的电能质量。     

基于多代理技术的不间断电力变电站设计方案

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站,提出了不间断电力变电站的概念,使变电站的功率输出平滑、稳定、不中断.从分布式电源的通用接口模型出发,介绍了不间断电力变电站的模型,分析了其功率协调的机理.介绍了多代理技术的概念、代理的层次结构和代理间的交互策略,基于此构建了不间断电力变电站多代理协调控制系统,并展望了今后研究工作的方向.     

储能装置在风光储联合发电系统中的应用

为了解决风力发电与光伏发电的间歇性、随机性等特点而限制其大规模并网等问题,笔者利用储能装置运行方式灵活、平抑功率波动、提升电能质量等特性,探讨了构建风光储联合发电系统的可能性.阐述了各种储能装置的性能,分析了储能装置的应用现状,并指出了储能装置未来的研究方向.同时,为有效降低间歇性能源发电系统对电网产生的不利影响提供了参考.     

应用于微网的不间断电力变电站功率协调策略

由于风力发电、燃料电池发电和超导储能装置等分布式电源的分散性、多样性和复杂性,集成分布式电源和负荷的"微网"技术在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题.多代理技术在复杂的开放式、分布式系统设计和实现方面有着杰出的表现,而在不间断电力变电站中,各分布式电源的控制是独立、自治和迅速的,解决它们之间的协调问题,正好是多代理技术的擅长领域.提出采用多代理技术设计不间断电力变电站的功率协调系统,在多代理的协调策略下,各分布式电源自治地补偿负荷波动,从而提高整个电力变电站的负荷跟踪运行能力和可靠性.在该系统中还考虑了各分布式电源的简化模型,最后通过MATLAB仿真,仿真结果说明了该策略的有效性.     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。     

Optimal Control of Voltage in Distribution Systems by Voltage Reference Management

Recently, renewable energy technologies such as wind turbine generators and photovoltaic (PV) systems have been introduced as distributed generations (DGs). Connections of a large amount of distributed generations may cause voltage deviation beyond the statutory range in distribution systems. A reactive power control of DGs can be a solution of this problem, and it also has a possibility to reduce distribution loss. In this paper, we propose a control methodology of voltage profile in a distribution system using reactive power control of inverters interfaced with DGs and tap changing transformers. In the proposed method, a one-day schedule of voltage references for the control devices are determined by an optimization technique based on predicted values of load demand and PV power generation. Reactive power control of interfaced inverters is implemented within the inverter capacity without reducing active power output. The proposed method accomplishes voltage regulation within the acceptable range and reduction of distribution loss. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulations. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

计及分布式发电的配电系统随机潮流计算

近年来,分布式发电技术大量引入.诸如风力发电和太阳能发电这些依赖于自然条件的发电方式会出现出力随机波动的情况,而因此造成的系统电压越限等问题日益显著.基于此,文中重点研究了分布式发电中的风力发电和太阳能发电的随机出力对配电系统电压质量的影响,建立了风力发电和太阳能发电的随机分析模型,将此模型引入到接有分布式发电的IEEE 34配电系统中进行随机潮流计算,得到了节点电压概率密度曲线及系统年期望电压越限小时数.文中还将风力-太阳能混合发电系统与单独风力发电系统进行比较,得到了前者更有利于提高系统电压质量的结论.     

风电并网中的储能技术研究进展

储能技术是解决风电并网“瓶颈”问题,提高电网对风电接纳能力的有效途径之一。首先扼要地分析了目前风电并网存在的主要问题和成因,并对各种储能技术及其在风电并网中的应用情况进行简要总结;然后着重阐述了储能技术在解决风电的低电压穿越(LVRT)、功率波动、调频控制、稳定性和经济运行等问题的最新研究进展,并对其研究思路和重点问题进行了归纳和分析;在此基础上,提出了将储能系统的数学建模、控制策略、位置及容量优化、运行经济性等问题作为下一步研究工作关注的重点。将为更好地研究和利用储能技术改善风电并网运行特性提供一定的借鉴。     

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响.在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制.搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发...     

分布式发电当前趋势与将来挑战(英文)

近年来国际上在可再生能源的研发方面做了大量的工作,促进了分布式发电在实际电力系统中得到越来越广泛的应用.综述了分布式发电技术,包括风力发电、太阳能、燃料电池等;阐述了不同分布式发电技术的动态模型,分析了分布式发电对电力系统运行控制及保护的影响.并探讨了增加电力系统分布式发电比例的挑战.     

计及风电场静态电压稳定性的VMP系统无功电压控制策略研究

随着规模化、集群化风电基地的初步建成,风电作为一种清洁高效的能源得到了快速的发展,但短时间内大规模风电场集中接入电网,给电网的功率平衡带来扰动,造成了电网电压的不稳定。针对风电场并网后的电压控制问题,研究了大规模风电场并网的静态电压稳定机理。并在现有调压手段的基础上,通过适时调整风电机组无功出力,升压站变压器抽头以及调无功补偿装置,进一步提出了基于分层管理的无功功率/电压控制策略,并将该策略嵌入到风电场电压/无功自动管理平台(VMP)。通过新疆某地区风电场现场试验发现,该控制策略能够改善低电压穿越期间无功表现,提高风电场无功电压的稳定性,同时避免了功率振荡的产生。该研究结果可以为风电场无功电压协调控制的理论研究和工程实际提供参考依据。     

电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略

开展保底电网的研究是落实国家能源局关于坚强局部电网规划建设实施方案的重要举措,储能技术的应用可完善严重故障下保底电网按局部电网独立运行的能力。针对这一问题,提出了一种电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略。首先,探讨了电化学储能在保底变电站中的接入方式,并根据灾害期间的供电负荷发展水平制定了电化学储能的容量配置方案;然后,提出了电流补偿方法、相位补偿方法以及相位预同步方法等,以实现保底变电站在并网转孤网、孤网转并网运行期间的平滑切换,完善了储能系统的抗灾控制策略;最后,以广东沿海某地区电网的保底变电站为例仿真验证了所提方法的有效性。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。