风能与光伏混合微电网的建模和仿真

建立包含直驱型风力发电机、单级式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.混合微电网在并网运行时,通过储能蓄电池平滑风能和光伏电源的输出功率波动,维持公共连接点(PCC)电压;在孤岛运行时,对蓄电池采用低压配电网P/V和O/f下垂控制策略,实现从并网运行到孤岛模式的切换.考虑实际风速和光照强度的变化,对风能与光伏混合微电网在并网和孤岛2种模式中的运行特性进行仿真分析,验证控制方式的可行性.     

基于光-储-燃的直流微电网协调控制策略

提出了1种基于燃料电池、光伏发电系统以及蓄电池储能系统的直流微电网运行和控制方法。建立了燃料电池、光伏电池以及蓄电池的数学模型,给出了直流微电网的运行模式以及各个电力电子接口变换器的控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了直流微电网的仿真模型,对不同控制模式之间的切换进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

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。     

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。     

风光蓄交流微电网的控制与仿真

为了对微电网控制策略以及DG输出功率变化对微电网运行的影响进行深入研究,利用Matlab/Simulink仿真软件建立了风、光、蓄交流微电网仿真系统,在该系统中,蓄电池储能装置采用V/f控制策略,以维持微电网孤岛运行时的电压和频率的稳定;风力发电单元和光伏发电单元采用PQ控制策略,以获取可再生能源的最大利用率.仿真结果表明,在孤岛和联网两种模式下,采用该控制策略的微电网能向用户不间断的供应电力,并且模式切换过程稳定可靠.     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

风光储气微电网暂态稳定性仿真

在DIgSILENT仿真软件上搭建了包含风力发电、光伏发电、燃气发电机等微电源以及蓄电池储能系统的微电网仿真模型。研究了该风光储气微电网在并网启动过程、并网转孤网过程、孤网运行时光伏出力变化及负荷变化等暂态过程中的稳定性问题。其中包括并网转孤网的过程中,储能的控制方式从PQ转换为VF,实现微电网运行模式的转换;孤网运行时,储能迅速响应微电网内功率的波动,实现放电与充电模式的切换,保持微电网的稳定运行。     

含储能装置的低压微电网孤岛运行仿真

设计了蓄电池储能单元的P/V、Q/f下垂控制策略。建立了包含太阳能光伏单元、直驱式风力发电单元、蓄电池储能单元的混合低压微电网模型。重点仿真了微电网孤岛运行的情况,验证了蓄电池的改进下垂控制策略的正确性以及微电网孤岛运行的稳定性。     

低压微型直流微电网的协调控制策略

直流微电网具有结构简单、运行可靠和能耗较小等优点,将成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。以由太阳电池阵列、蓄电池组和可控负载等组成的低压微型光伏直流微电网系统为研究对象,针对系统并网和孤岛运行模式,采用了主从并联和母线电压下垂相结合的控制模式,实现了直流微电网的能量协调控制。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台和光伏直流微电网实验装置,对系统进行了仿真研究,仿真验证了系统能量协调控制策略的合理性和正确性。     

独立交流微电网中储能电池与微型燃气轮机的协调控制

在独立交流微电网系统内,微型燃气轮机与储能蓄电池的协调控制是保证独立微电网稳定运行的关键。首先建立了光伏、微型燃气轮机、蓄电池的模型;再根据不同微电源的特性,采用下垂控制或PQ控制的控制方法;然后,建立了微型燃气轮机与蓄电池的协调控制,针对切换过程中的短时停电,提出微型燃气轮机与蓄电池间的无缝切换控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件上进行了仿真验证。仿真结果表明所提协调控制方法能保证在切换过程中对系统的冲击小,影响时间短,实现了无缝切换。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

Design and Construction of a Wind Turbine Simulator for Integration to a Microgrid with Renewable Energy Sources

In this paper, a physical wind turbine simulator (WTS) has been designed, constructed, and evaluated in a microgrid environment. The reference turbine is a physical wind turbine (PWT), whose characteristics are obtained through wind tunnel experiments. The main purpose of this WTS is to investigate the integration and coordination control of wind energy systems in a microgrid environment. A comprehensive literature review has been performed, and the lessons learned from existing WTSs have been considered. A vector torque control strategy with an induction motor has been selected for implementation. Due to the feature of independent torque control in a vector mode, superior dynamic behavior, high accuracy at low-wind speed conditions can be achieved. This simulator, therefore, provides flexibility to accommodate a wide range of wind conditions. In addition, the simulator construction and control system design are also included. The steady-state and dynamic characteristics of the WTS correlate well with the considered reference PWT. The performance of WTS has been validated against the reference turbine under realistic wind conditions. Real-time coordination of this WTS with photovoltaic (PV) devices and battery storage within a microgrid has been also investigated.     

Comparative evaluation of different power management strategies of a stand-alone PV/Wind/PEMFC hybrid power system

This study presents different power management strategies of a stand-alone hybrid power system. The system consists of three power generation systems, photovoltaic (PV) panels, a wind turbine and a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). PV and wind turbine is the main supply for the system, and the fuel cell performs as a backup power source. Therefore, continuous energy supply needs energy storing devices. In this proposed hybrid system, gel batteries are used. The state of charge (SOC), charge-discharge currents are affecting the battery energy efficiency. In this study, the battery energy efficiency is evaluated with three different power management strategies. The control algorithm is using Matlab-Simulink®.     

基于RT-LAB的储能系统离网运行控制策略研究

微网离网运行时,要求电压和频率稳定。针对风电和光伏的间歇性波动以及负载的频繁投切特性,微网需要储能系统平衡有功和无功功率。本文首先基于RTLAB搭建了储能系统离网运行实验平台,然后在传统的V/f单环控制基础上,对比分析了电感电流内环和电容电流内环两种双环控制方法,改进了传统的恒压恒频控制,该控制策略有更好的抗负载电流扰动特性。最后在matlab/simulink环境下进行了仿真,并且在RTLAB平台上进行了半实物仿真验证,结果表明了提出控制策略的有效性。     

计及电转氢和燃料电池的电热微网日前经济协调调度模型

随着微能源网中风电与光伏占比不断提高,发展多元化的储能技术将会缓解因风光能源波动给能量调度带来的压力.为此,提出将电转氢(P2H)与燃料电池(FC)相结合,作为电热微网的灵活性资源,参与微网的能量调度.在此背景下,构建了包含风电、光伏、P2H、FC、燃气轮机、电锅炉的电热微网日前经济协调调度模型,以微网日运行成本最低为目标函数,综合考虑各设备的出力约束条件,分别分析了P2H与FC在离网运行和并网运行2种模式下对调度所起的作用.采用CPLEX求解器对模型进行求解,算例分析结果验证了所建调度模型的合理性.     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

A Multiagent‐Based Microgrid Operation Method

In this paper, we propose an autonomous microgrid operation using a multiagent approach. The proposed multiagent system consists of seven types of agent: a single microgrid controller agent (MGC), several load agents (LAGs), several gas‐turbine (gas‐engine) agents (GAGs), several photovoltaic generation agents (PVAGs), several wind‐turbine generation agents (WTAGs), several battery agents (BAGs), and a single grid agent (GridAG). In a microgrid, LAGs act as consumers or buyers, GAGs, PVAGs, and WTAGs act as producers or sellers, and BAGs act as prosumers or sellers/buyers. In order to verify the performance of the proposed system, it is applied to a simple model system with different electrical power prices. From the simulation results, it can be seen that the proposed multiagent system can perform microgrid operations efficiently.     

基于统一潮流灵敏度的电-气-热综合能源系统安全控制策略

为提升对太阳能等可再生能源的利用能力,并解决边远地区或小型系统的稳定供电问题,独立光储直流微网的稳定运行控制受到了研究者的关注。针对光储直流微网各元件的底层控制方面,提出了光伏MPPT和CV模式的统一控制方法。为保证光储直流微网在不同光照和储能电量条件下的稳定运行,将光储直流微网的工作模式分为三种,分别对应于光伏和蓄电池的不同元件底层控制方式。对于微网的控制方式,考虑分散控制策略,并在此基础上提出了一种以蓄电池为中心、带单向通信的分布式控制策略,在不同策略下对微网工作模式的切换方式进行了设计。最后,仿真与实验结果表明所提的微网工作模式及其切换方式能够正常工作,所提出的分布式控制策略相比于分散控制策略改善了控制性能,保证了经济性,满足系统可靠性要求。     

Optimal economic operation of isolated community microgrid incorporating temperature controlling devices

With the increasing connection of controllable devices to isolated community microgrid, an economic operation model of isolated community microgrid based on the temperature regulation characteristics of temperature controlling devices composed of wind turbine, micro-gas turbine, energy storage battery and heat pump is proposed. With full consideration of various economic costs, including fuel cost, start-stop cost, energy storage battery depletion expense and penalty for wind curtailment, the model is solved by hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm. The optimal output of the micro-sources and total operating cost of the system in the scheduling cycle are also obtained. The case study demonstrates that temperature adjustment of temperature controlling devices can adjust the power load indirectly and increase the schedulability of the isolated community microgrid, and reduce the operating cost of the microgrid.