基于自适应下垂控制的直流微电网群分层协调控制

为了确保配网故障时直流微电网群的稳定运行,本文根据子微网的运行工况,将微网划分不同的运行模式,提出一种基于储能自适应下垂控制的协调控制策略来确保母线电压稳定。该策略通过微网中央控制器实时检测公共直流母线电压波动控制各子微网间并联或独立运行,从而来维持各子微网直流母线电压稳定。同时,采用自适应下垂控制协调并联运行的子微网中储能单元根据各自荷电状态和最大输出能力自动分配负荷功率。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网群仿真模型,仿真结果表明该策略可协调直流微电网群母线电压稳定并可自动分配不同储能单元之间的负荷功率。     

直流微网中基于SOC的改进下垂控制

并网直流微源的有效管理和控制是保证直流微网稳定运行的关键。下垂控制是直流微网中常用的管理和控制直流微源的一种方法,能够有效实现微源间功率分配。但传统的基于荷电状态(State of Charge, SOC)的下垂控制存在随着SOC减小直流母线电压跌落逐渐加剧的缺陷,针对该缺陷提出了一种基于SOC的改进下垂控制策略。首先给出了根据母线电压波动的下垂系数调整律,当母线电压跌落时会自动减小下垂系数。随后建立了以输出电容的电压和电流为状态量的系统控制模型,设计了电流内环电压外环的双环PI控制器。最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,对比仿真了四种不同因素影响下系统的控制性能。仿真表明所提出的改进下垂控制很好地实现了母线电压稳定和各微源功率按其SOC合理分配,并具有较强的抗负载变化能力。     

孤岛微网中风光储混合建模及仿真研究

针对目前微网系统孤岛运行很难获得最大功率和稳定电压的问题,建立了一种可有效抑制功率和电压波动的风光储微网发电系统模型。光伏和风电环节均采取基于扰动观察法的最大功率跟踪控制策略,保证系统获得最大功率及电压;储能环节采取结合U/f控制和功率、电流双环控制的控制策略,维持系统功率及电压的稳定。结合新疆哈密地区实际光照强度、温度及风速的变化,基于MATLAB/Simulink平台对该微网系统进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的可靠性和控制策略的有效性。     

铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法

随着光伏在电力系统中的渗透率不断上升,天气变化引起的光伏功率波动会对系统造成一定的影响。在光伏电站并网点集成储能电池系统对光伏功率波动进行平抑以减少其对电力系统的影响已经成为研究热点。基于改进的电池寿命模型,提出了一种新型的实时平抑光伏电站功率波动的控制方法。当光伏功率变化率超过功率波动约束,利用储能电池将目标变化率调节成与电池荷电状态(SOC)和光伏功率变化率相关的自适应反比例函数值;当光伏功率变化率小于功率波动约束时,通过下垂调节方式控制储能电池功率使目标变化率稳定在期望的范围之内;同时加入了SOC反馈调节机制,将SOC调节在设定的范围中。该方法在提高功率波动平抑指标的同时,延长了电池的使用寿命,并且通过实际算例验证了该方法的有效性和优越性。     

风光储微网系统蓄电池容量优化配置方法研究

对现有风光储微网系统储能设备容量确定方法进行分类和总结,从独立风光储微网系统实现连续供电角度进行蓄电池容量优化配置方法研究.针对传统法、积分法等方法没有考虑蓄电池自身运行特性限制的问题,提出基于蓄电池内部特性建模的蓄电池容量确定方法,根据优化目标和约束条件的不同,建立3种不同优化方案.通过具体算例给出各种方法结果的异同,对比分析验证了基于蓄电池内部特性建模方法的有效性,深入探讨给出独立风光储微网系统蓄电池容量优化配置的建议.     

直流微电网电池储能系统串并联结构分散控制

电池储能系统BESS(battery energy storage system)串并联结构可以实现小容量低电压等级储能系统接入直流微电网的应用,可以提高端电压且实现储能系统扩容。针对直流微电网BESS的串并联结构,提出一种基于电池荷电状态SOC(state of charge)的分散控制方法。该方法可以实现反下垂控制分配串联模块间电压与下垂控制分配并联模块间功率的目标,且反下垂特性不影响下垂外特性。通过低带宽通信将所有电池SOC信息上传到中央控制单元得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数,可以有效实现不同BESS间按容量精确分配功率的目的,消除电池差异延长寿命,避免过放。通过建立小信号模型,分析系统稳定性;通过搭建Simulink仿真模型,验证分散控制的可行性与有效性。     

改进型微源下垂控制策略研究

传统无互联线微源"功率-电压-电流"三环下垂控制方法在微网系统中受到广泛关注,但其功率分配效果受线路阻感比的影响较为严重,文章分析了两种现有解决方案:利用参数调节使微源等效输出阻抗为感性的方法,其调节能力有限,优化效果不佳;利用虚拟阻抗串联改变微源输出阻抗的方法能大范围调节微源等效输出阻抗,但孤岛模式下微源输出端电压会出现明显跌落。为此本文在已有控制方法基础上,提出一种改进微源虚拟阻抗下垂控制策略,将虚拟阻抗等效为虚拟同步发电机电抗,利用虚拟阻抗压降实现微源输出电压的下垂特性,减小了微源的电压跌落。该策略无Q-V下垂控制外环,控制简单。最后通过仿真以及微源并联实验,对改进前后控制方法的性能进行了对比,证明了所提出方法的有效性。     

（23期已送排）直流微网的一种分布式控制研究

针对直流微网中微源常规下垂控制方案下功率均分与电压质量不能兼顾的不足,文中考虑各微源容量不尽相同,以各微源负载率相同为功率均分目标,设计了基于低速通信的改进下垂控制方案,以功率补偿的PI控制保证功率均分,以电压补偿的PI控制保证电压质量。建立该控制方案下的多微源网状系统模型,进行了静态稳定分析。为防止可能发生的个别微源下垂系数设置不合理引发的问题,引入满载微源连锁停发功率信号的机制以保证微网系统可正常运行。在MATLAB/Simulink中模拟搭建了3电源6母线直流微网系统进行了热插拔实验、下垂系数设置不合理致某一微源满载运行的实验,验证了该系统在可能出现的上述工况下均能保持系统稳定、功率均分和电压质量。     

计及负荷可控性的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量,是保证以可再生能源为主体电源的独立微网经济可靠运行的关键。基于微网地下水开采负荷的可控性,提出可再生能源/储能/负荷协调的微网系统功率分配策略。在此基础上,考虑蓄电池储能的运行特性对其寿命影响,提出微网电池储能的容量优化模型。以中国西北地区风光互补独立微网为例,对电池储能容量优化进行研究,仿真结果验证了所建模型的合理性。     

一种基于拉格朗日插值的微网虚拟功率下垂控制方法

低压微电网线路阻性成分大,下垂控制的直接应用会导致功率的耦合问题,而经过坐标变换后的虚拟功率下垂控制方法可以实现功率的解耦控制。针对采用固定的虚拟功率下垂系数无法保证微网孤岛运行时的频率与电压质量的问题,提出了一种基于拉格朗日插值方法的虚拟功率下垂控制策略,可以保证当微源的输出功率不超过允许范围时,其频率与电压符合电能质量要求。为了实现并联微源输出功率的合理分配,加入了功率分配鲁棒控制方法,使得虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响。利用该方案对通过不同线路并联的两台同容量逆变器并联进行了仿真,并与固定下垂系数方法进行了对比分析。结果表明,新型下垂控制方法可以保证优质的电能质量与并联微源间功率的合理分配。     

考虑工业企业能效的风光储发电经济运行

大多数工业企业的用能方式缺乏经济性。首先建立了工业企业的用能运行成本模型,同时构建了考虑工业企业能耗的含风光储微网运行综合优化模型,并基于Matlab 7.0编程实现改进自适应遗传算法。然后以某一微网系统作为研究对象,在5种典型场景下对工业企业购电行为进行优化,得到了企业的最佳购电方案。优化结果表明,合理利用风光储微网系统的工业企业,能够显著降低其运行成本,提高经济性。     

考虑储能SOC的微网接口变流器VSG协同控制

储能系统是微电网的重要组成部分,而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略,用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析,之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性,并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略,使各子网间储能SOC状态达到平衡,优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。     

基于下垂控制的微电网混合储能系统调频策略

在微电网运行过程中功率的波动会影响系统频率的稳定性,储能装置可以有效抑制频率波动。针对不同储能装置特性和SOC状态,本文提出一种新的基于传统下垂控制的混合储能系统控制方法,混合储能装置选用互补性强的蓄电池和超级电容,超级电容担任主要频率控制单元快速提供功率响应频率变化,蓄电池响应负载的功率变化,并参与频率的二次调节,另外还考虑了不同蓄电池的SOC状态,在控制过程中均衡蓄电池SOC。最后基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证所提策略的有效性。     

风光储联合发电技术分析

阐述了风光储联合发电的背景和意义,介绍了风光储联合发电的运行模型,分析了风光储联合发电面临的风光功率预测、并网逆变器、联合智能调度、储能及其控制和无功电压控制等关键技术,对风光储联合发电的前景进行了讨论。     

基于NI-PXI的微电网分级控制数模混合仿真方法

针对多电压源型微源组网的独立型微电网,首先提出了基于微源下垂控制的系统分级控制策略:利用微源一级下垂控制,实现组网微源间功率自动分配;利用MGEMS二级控制修正下垂曲线空载频率和电压,提高系统供电质量;利用MGEMS三级控制确定下垂曲线基点功率及斜率,实现系统经济运行。其次设计了基于NIPXI的微源分层控制数模混合仿真平台,实现了基于NI VeriStand的实时建模仿真技术。最后提出了基于NIPXI的微电网分级控制数模混合仿真平台整体方案,并在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心完成系统搭建,开展微电网的分级控制数模混合仿真实验,结果验证了控制策略的有效性。     

独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制

在独立交流微网系统内,柴油发电机和电池储能之间的协调控制是保证系统稳定运行的关键。利用电池储能的快速响应特性,提出了柴油发电机和储能电池的协调控制方法。柴油发电机作为主电源时,通过在储能系统传统下垂控制中引入辅助功率控制信号,防止柴油机长时过流引起的系统崩溃,提高了系统稳定性。针对微网内主电源从储能系统转为柴油发电机或者从柴油发电机转为储能系统时的短时停电问题,提出了柴油发电机和储能电池双主电源的无缝切换控制策略。最后利用PSCAD仿真软件对所提方法进行了验证。     

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。     

基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术

以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。     

考虑荷电状态的光伏微电网混合储能容量优化配置

储能系统容量优化配置是提高系统稳定性、降低微电网成本的有效措施之一。本文提出了一种考虑荷电状态的能量管理策略,对光伏微电网混合储能系统进行容量配置。首先,综合分析微电网运行的稳定性和经济效益,以全生命周期费用和买卖电量费用之和最小为目标,建立含超级电容和蓄电池的光伏微电网储能模型。其次,结合光伏可供能量和负荷需求功率,应用改进能量管理策略和粒子群算法,建立光伏微电网混合储能系统（HESS）容量配置双层优化模型。最后,以某地实际数据为例对优化问题进行求解,将优化结果与传统储能配置方法进行对比,验证了所提方法的有效性,为光伏微电网混合储能系统容量优化配比提供参考。     

三相不平衡的单/三相交直流混合微网能量协同管理策略

针对三相不平衡的单/三相交直流混合微网,直流微网内分段下垂的自治分布储能系统和交直流微网接口变换器的区域电能均衡的能量管理策略被分别设计以实现均衡功率和提高可再生能源利用率。首先,单/三相交直流混合微网的拓扑结构及其功率交换模式被建立。然后,针对基于分段下垂曲线的储能系统易出现的局部环流、难以实现分布式电源和负载即插即用等问题,设计了一种动态均衡的荷电状态一致性策略。提出了计及恒功率交互、混合微网电压、频率稳定性,基于分段下垂的自治分布储能系统与区域电能均衡策略的协调控制方法。最后,通过仿真和实验验证了所提能量管理策略的有效性。