风光储一体化电站智能电能监测与计量系统

针对新型绿色发电系统风光储一体化变电站对电能质量监测和电能转换计量的要求,设计了一种智能电能质量在线监测与计量系统。核心硬件采用了嵌入式模块化结构设计,嵌入式软件采用三层构架方式,以及多种通信方式和B/S架构的远程监控。通过将风光储一体化电站各发电线路实时电量统计和电能质量的谐波分析等结合起来,实现了不同类型电能转化的电量计量。该系统结构合理,安装简易,管理方便,满足风光储一体化电站对常规电能质量监测要求,可实现电能转换计量、绿色节能的评价等。     

农村微电网风光储多时间尺度互补供电技术研究

对农村微电网中风光储互补供电技术进行了针对性研究,提出了一种风光储多时间尺度互补供电技术,利用储能系统和风光发电系统在时间尺度上的差异和互补特性,充分发挥储能系统的快速功率吞吐能力和灵活充放电特性,与分布式风光发电的备用功率调节特性协调互补,进而提高农村微电网供电系统的供电可靠性和安全性。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立风光储互补微电网电磁暂态仿真模型,在农村微电网并/离网切换过程中对储能系统的快速功率支撑以及风光储的多时间尺度供电技术进行了仿真分析,结果表明风光储多时间尺度互补供电技术运行稳定,解决了农村地区供电可靠性低及电能质量差等难题。     

分布式光储微电网系统并网控制策略研究

分布式光储微电网系统有效整合了分布式光伏电源和储能单元,有效改善了分布式光伏电源接入配电网产生的电能质量问题。分析了微电网的研究现状,给出了分布式微电网系统拓扑结构,并对分布式光伏电源和储能单元的特性进行了分析。针对分布式光伏微电网系统,研究了底层装置在并网模式下的控制策略,并在Matlab/ Simulink环境下搭建仿真模型,验证了底层控制策略的可行性。研究了以削峰填谷为目标的基于模糊算法的能量管理策略,根据当前所处的用电时段以及储能的SOC水平,确定能量控制策略,使光储微电网系统的运行成本最低。通过Matlab算例验证了该控制策略的有效性。     

基于RTDS的自治型风光储微电网运行实时仿真研究

为了适应新形势下的能源发展需求,建立准确的分布式新能源实时仿真模型和微电网实时仿真试验平台,开展分布式新能源和微电网试验研究与技术开发具有非常重要的意义。以风光储新能源及微电网实时仿真试验平台为研究对象,基于RTDS实时仿真系统,深入研究了风光储新能源系统的RTDS实时仿真建模技术,并进行实时仿真验证。提出了微电网控制系统的离网运行控制策略,并基于微电网实时仿真试验平台进行了控制策略的测试,测试结果验证了所提控制算法的正确性和有效性。所建微电网实时仿真试验平台可为风光储新能源及微电网的研究提供平台支撑。     

用户侧微电网计量问题研究

随着微电网的快速发展以及多种分布式电源接入微电网,用户侧微电网计量需求越来越迫切。在此针对微电网双向电能计量问题,梳理了微电网的多种拓扑结构,提出了微电网计量点的设置原则。并根据微电网的不同运营模式和产权结构,分析了对应的计量需求,规范了对应的计量点设置和相应的计量方式。     

基于虚拟储能的风光储家庭微电网的并网运行能量优化管理

随着分布式可再生能源的发展,风光储微电网的应用越来越广泛,体现出良好的综合效益及市场前景。文章针对家庭场景下的风光储能源微电网,从微电网需求侧管理的角度出发,提出了一种基于柔性负荷控制和虚拟储能的能量优化管理策略。首先,就家庭能源系统的场景建立系统模型;其次,基于负荷分类控制和实时电价信息,在保证电能质量的前提下,提出以用户最小购电费用为目标的能量优化管理策略;最后,利用微分进化算法进行求解,以某地的实际风光数据和电价信息为例进行仿真验证。结果表明提出的优化策略能够有效减少蓄电池的充放电容量,达到利用虚拟储能改善微电网的经济性的目的。     

分布式电源接入用户及用户侧微电网双向电能计量问题

随着分布式电源以及基于分布式电源的用户侧微电网的应用越来越广泛,用户与电网之间双向的电能流动使得传统的计量方式需要相应做出改变。分析了分布式电源接入用户及用户侧微电网双向计量的需求,重点讨论了分布式发电的独立计量方式,梳理了分布式发电并网引起的谐波、电压暂降、短时中断与闪变等电能质量问题对计量误差产生的影响,总结了智能电表通讯接口、协议、精确计量算法的现状和发展趋势以及智能电表在未来智能电网中的地位与作用,并提出了双向计量的模式和未来发展的方向。     

并网型风光储微电网容量改进优化配置方法

合理配置风机、光伏、储能等微电源的容量是保证微电网经济、可靠运行的前提。针对并网型微电网容量的配置,借鉴现有分布式光伏运营方式,提出2种并网型微电网的商业运营模式;为充分利用配电网资源和提高微电网孤岛能力,设计了一种综合能量调度策略;对综合考虑微电网经济性、可靠性和可再生能源利用率的风光储容量配置模型的目标函数,提出了结合上述运营模式和调度策略的计算方法;从工程应用角度详述了计算满足电力系统运行规范、微电网友好接入条件的联络线功率限值的方法,作为风光储容量配置模型的约束条件;针对容量配置模型的求解,提出了基于限定搜索范围、增加随机个体等措施的改进遗传算法;利用江苏某岛的风光资源数据进行了仿真分析,验证了所提出的风光储容量配置方法的有效性和优越性。     

钒电池储能系统在城市微电网中的优化应用

为改善城区配电网的供电可靠性和电能质量,提高可再生能源在绿色节能建筑总能耗中所占比例,依托实际城市智能微电网工程开展风光储微电网的研究,重点分析全钒液流电池储能系统的关键部件设计、系统结构布局优化及运行模式控制等问题。通过实际运行分析,证明钒电池储能系统在城市微电网应用中的可靠性和有效性。     

基于IEC 61850的微电网运行控制系统设计与应用

针对微电网并网对配电网运行带来的新问题,在研究微电网运行控制技术基础上设计了一种微电网运行控制系统。首先提出了基于IEC 61850的微电网三层控制架构设计,着重介绍控制系统核心装置——微电网运行控制器,并给出了三层控制方式下的微电网运行模式和自适应控制策略。系统应用于河北承德风光储微电网发电站。运行结果表明:基于三层架构设计方法解决了微电网运行模式切换快速性和上级调度系统慢速性的矛盾,实现了与配电网的柔性连接和分布式能源的就地充分利用。     

光储气微网优化运行研究

对于天然气与新能源发电协同运行的研究有利于提高风、光电的消纳比例。但新能源与天然气互补组成的微网系统仍存在可靠模型约束条件考虑欠缺及相应算法精度有待提高的问题。为解决该问题,依据微网系统实际运行工况和运行方式,建立了一种以经济运行为目标,包含光伏发电、储能系统、天然气发电的微网协同优化运行模型。针对模型求解算法精度较低的问题,将狼群算法的搜索策略及速度公式进行了改进,提出结合狼群搜索及淘汰机制的狼群-粒子群混合算法,加快了对模型求解的收敛速度,并提高了算法的寻优精度。最后对所搭建的模型进行计算求解。求解结果表明,改进的混合算法能够提高微网内各系统间的协同效果,降低了微网波动对配电网的影响,具有较好的应用前景。     

考虑储能调度的可再生能源独立微电网电源规划

可再生能源发电的随机性以及储能调度的时序性,是对微电网电源规划的最大挑战,文章研究独立微电网中风/光/储能和可控电源的组合优化规划方法。以风电和光伏的历史数据挖掘为基础,建立马尔科夫链-蒙特卡洛模型,模拟风电和光伏出力时间序列;文中提出一种能够有效模拟源/储/荷日级调节行为,计算简单的运行调度策略,从而大幅降低了微电网长期运行模拟的计算量,构建了综合考虑可靠性和经济性的独立微电网电源优化配置模型,采用启发式搜索与自适应惯性权重粒子群算法相结合的电源优化配置求解算法进行求解,并以巴基斯坦某社区型独立微电网作为算例验证了所提模型和算法的有效性。     

微电网中的线路阻抗测量方法研究

微网是解决大规模分布式发电并网的有效方法,微网中逆变器的功率均分及微网系统的建模及稳定性分析是目前的研究热点。要实现微网逆变器功率均分控制和建立微网系统精确模型,微网中馈线阻抗是不可缺少的重要参数,现有多种线路阻抗实时测量方法基本是基于分布式发电或者大电力系统应用考虑,在微电网中应用受到限制。分析了现有的阻抗测量方法的优缺点,针对现有线路阻抗测量技术存在的不足和应用场合限制,提出一种基于MGCC协调控制的,适用于微网中应用的线路阻抗测量方法。文章针对所提的测量方法进行了理论分析和仿真验证,证明了所提方案的可行性。     

微网系统中储能优化配置研究

微网中分布式电源出力的随机性和间歇性对大电网造成冲击,已经成为大电网与分布式电源的主要矛盾,而储能技术的应用是解决这个困局的有效方法之一。如何实现微网中储能优化配置是微网运行的关键问题之一。研究了微网中储能优化配置模型,讨论如何在并网和孤网下根据储能在微网中的作用来配置其容量,并阐述了微网中储能优化配置的求解方法。     

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。     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计算不同单位容量成本下的综合效益和投资回收年限.算例表明,小抽蓄单位容量成本不大于6倍传统大抽蓄时,具有经济合理性,初步说明小抽蓄有望解决中国风电消纳问题.     

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。     

售电侧市场开放环境下微网端对端电能交易关键技术综述及展望

售电侧市场环境逐渐开放和分布式能源（distributed energy resources, DER）的发展给微网（micro-grid,MG）运行带来了机遇与挑战。端对端（peer to peer, P2P）电能交易可以优化能源结构,充分发挥分布式能源的优势,提高能源系统的效率。文章以微网P2P电能交易系统为研究对象,在考虑我国现有电力改革政策的前提下,在稳态层面提出亟需解决的三大关键问题：分布式能量流如何优化传输、高效通信系统如何建立、P2P电能交易过程中涉及到用户支付问题如何解决。就这些问题,从能量流、信息流、货币流的角度,阐述微网端对端电能交易系统相关分析的解决办法,从工程角度分析新形势下微网P2P电能交易过程中的关键设备及核心软件平台,为推动我国分布式发电市场化交易及落地提供一些建议。     

基于风光数据驱动不确定集合的配电网与多微网鲁棒经济调度

随着风电和光伏等可再生能源通过多微网(multiple microgrids,MMGs)的形式接入配电网(distribution network,DN),其不确定性会给配电网与多微网系统联合运行的可靠性、经济性带来挑战。对此,文章提出了一种考虑风光相关性的配电网与多微网数据驱动鲁棒调度方法。首先采用分布式调度方法建立配电网与多微网调度框架,分别建立配电网调度模型与微网二阶段鲁棒调度模型,以联络线功率作为两者的耦合参数;考虑风光出力的不确定性与时空相关性,采用数据驱动算法构建风-光出力不确定集合,从而建立微网数据驱动鲁棒调度模型;最后提出一种基于极限场景的改进列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)求解微网鲁棒调度问题,并采用目标级联分析法(analytical target cascading,ATC)对配电网与多微网整体调度问题进行求解。仿真结果表明,该配电网与多微网的数据驱动鲁棒调度策略可以捕捉风-光时空相关性,在保证系统调度鲁棒性时提高调度的经济性,并具有良好的收敛性。     

微电网建模及并网控制仿真

针对现有仿真工具难以准确仿真微电网及含微电网配电网的现状,研究了微电网的建模技术。基于Digsilent仿真平台建立了适用于潮流分析、动态仿真的光伏发电系统模型,包括光伏电池组件的I-U特性模型、光伏逆变器控制模型和电池储能系统模型。在验证模型准确性的基础上,使用电力系统分析软件Digsilent对微电网并网运行控制的恒功率输入/输出控制、变功率输入/输出控制和最优功率控制三种模式进行仿真。在光伏输出变化和负载变化的情况下,对馈线有功功率控制的仿真结果表明,所建的微电网模型可准确模拟微电网并网控制模式,可用于实际微电网系统的并网运行分析。