削峰填谷策略下微电网多时间尺度能量优化

在并网模式下,微电网通过控制联络线潮流的大小及方向,可以为大电网提供削峰填谷的辅助功能。但是,由于微电网系统中的可再生能源和负荷同时呈现随机波动的特性,使得微电网与主网相连的联络线上功率波动较大,并影响到配网的安全运行。为此,本文针对削峰填谷策略,提出一种微电网多时间尺度的能量优化管理方法。首先,通过模糊模型得到峰谷时段微电网与大电网联络线上的预设交换功率曲线;其次,提出了基于时计划、调整计划和实时计划三种不同时间尺度下的多能源协调优化方法,以实现削峰填谷策略下微电网的能量控制目标;最后,针对一个包含风/光/储微源的典型微网,对所述多时间尺度优化方法进行了仿真实验与分析,证明了该方法对于控制联络线功率波动的有效性。     

含多微网的主动配电网分层调度策略

近年来,可再生能源高渗透率接入电网面临着明显的弃风弃光现象。微网为可再生能源的充分利用提供了良好的平台,主动配电网下多微网间的协调调度将进一步提高可再生能源的利用率。将分层控制理论与多微网并列运行的配电网架构结合,提出一种以配网协调能力最强为目标的先配网后微网的两步动态分层调度策略。重点研究配网能量管理中心和微网EMS的信息交互过程,旨在最大化利用可再生能源,减少主动配电网与主网的交互功率,同时保证微网运行的经济性。最后,以含多微网的主动配电网为例分析,验证所提出策略的正确性。与其他策略的对比体现了所提策略在充分利用可再生能源、减少主动配电网与主网的交互功率、缩短优化用时方面的优势。     

基于光伏变流器协调控制的提高风机渗透率研究

为了促进可再生能源的协调利用,基于主动配网管理的分布式电源控制研究成为可再生能源研究的热点之一。以利用光伏变流器的无功输出能力提高风机渗透率为主要目标,根据光伏阵列的有功功率、逆变器的大小和所需的无功功率设置,提出了不同类型的光伏变流器控制方案,并且确定了主动配网规划方案的目标函数和约束条件。将新的主动配网规划方案应用于一个含可再生能源的典型的10 kV主动配网系统,仿真结果表明,该方案可显著提高风电的渗透率。     

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。     

基于一致性协议的多微网协调控制

在分布式电源广泛接入配电网的前提下,多微网系统采取区域灵活自治的机制,实现分布式电源的主动消纳和管理。由于各微网自治的特性,面对配电网及多微网内部出现的功率波动,需要研究协调控制其电压与频率偏差的方法。提出了基于一致性协议的多微网协调控制策略,包括功率一致性以及电压、频率一致性2层控制,不仅实现子微网功率的平均分配,还消除了电压与频率的偏差,提高了多微网稳定性。仿真采用CIGRE中压配电网作为多微网运行的典型算例,应用Netlogo与Simulink联合搭建的多微网控制仿真平台,通过多微网内子微网离网和子微网负荷波动的案例分析,验证了所提协调控制策略的有效性。     

一种直流微电网多模式能量管理策略研究

直流微电网因其能量利用率高、环境友好和经济性高的特点,在电网中将扮演越来越重要的角色。直流微电网运行模式多,内部分布式电源功率波动大,运行可靠性有待提高。文章提出一种直流微电网多模式能量管理策略,依据大电网工作情况以及直流微电网和大电网之间是否存在功率流动,将直流微电网与大电网相连时的运行模式分为主动并网、从动并网和离网模式三大类,根据每种模式下系统各单元之间的功率关系细化能量协调控制,既在从动并网模式下充分利用储能装置出力维持微电网功率平衡,提高并网时微电网的自主调节能力;又通过主动并网模式下储能装置蓄能,间接提高微电网离网时的独立调节能力,从而同时提高微电网的离并网独立运行能力。最后,用几种典型工况的仿真实例验证所提能量管理策略的可行性。     

基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真

针对微网协同控制建模仿真受到运行条件的影响,存在电压波动大、协调控制模式切换频繁等缺点,以提高微网协调控制稳定性为目的,提出了基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真。根据比例积分微分控制是否影响微网系统的功率盈余,将微网的运行划分为4种模式,通过分析4种运行模式的原理,划分了微网运行模式。在微网协调控制建模仿真流程的基础上,根据微网系统中电源状态信息,计算每一个子微网的初始功率余量,结合每一个子微网实际承担的波动功率,实现了微网协调控制的建模仿真。仿真结果表明,基于比例积分微分控制的微网协调控制建模仿真方法不仅可以稳定微网协调控制的电压,还可以稳定微网协调控制的电流,从而提高了微网协调控制的稳定性。     

电力电子变压器对交直流混合微网功率控制的研究

针对应用于交直流混合微网的电力电子变压器(PET),分析了并网和离网两种运行模式,并设计了相应的控制策略。并网模式下,控制PET输入接口使交直流混合微网等效为"阻性负载"或"电流源",同时控制交流和直流输出接口都等效为恒定的电压源。对于离网模式,提出了混合功率下垂控制,能根据接口处频率和电压信息,结合混合微网下垂特性得到微网间需交换的功率。搭建了交直流微网系统和电力电子变压器仿真模型,仿真结果表明,在分布式能源功率波动情况下,PET能准确快速地调节主网、交流微网和直流微网三者间功率的流动,实现交直流混合微网的稳定运行,验证了控制策略的可靠性。     

主动配电网与主网协调调度

主动配电网(active distribution network,ADN)拥有更多的调度自主权,能够主动管理分布式发电机、储能设备以及主动负荷,实现配网的高效运行。主网与配网调度结果相互影响,因此在制定ADN优化调度方案时,除了考虑自身的运行成本,还应该兼顾与主网之间的协调问题。该文设计配网与主网实时信息交互模式,对主动负荷和储能设备进行建模分析,提出基于实时电价的协调调度模型;并针对该调度模型,提出并行优化算法,通过对连接配网的IEEE 9节点系统进行仿真,验证了模型及求解算法的有效性;最后,分析比较了需求侧响应、储能设备和联络线功率上限对调度结果产生的影响。     

采用改进相位控制方法的微网并网/孤岛平滑切换策略

针对主从控制下的微网并网/孤岛运行模式切换问题,设计了综合功率控制、幅值控制与相位控制的微网模式控制系统。给出了主动离网的负载转移策略,降低了该过程对主控单元的冲击;提出了一种无锁相环的相位控制方法,与传统方法相比,其结构简单,实现了孤岛微网并网前的预同步,而且确保了运行模式切换前后频率和相位的连续。最后,建立了微网系统仿真平台,对被动离网、主动离网以及孤岛转并网的暂态过程进行分析,验证了所提策略的正确性。     

三端柔性环网控制装置的功率调度模型与边界条件研究

应用柔性环网控制装置将多个交流配电网互联形成环网,具有实现系统有功无功独立解耦控制、提高系统安全性、降低运行风险等优点。基于此提出了一种三端柔性环网控制装置的功率模型和边界条件,用于配电网的功率调度。首先,通过搭建用于调度的三端柔性环网控制装置的模型,得到其功率关系式。然后,对功率调度的边界条件进行了理论分析,通过理想化模型得到了工程实践中所需的功率调度范围,同时建立了考虑综合安全边界条件的功率调度模式。针对两种情况,提出了能够满足不同条件的功率分配结果。最后,通过仿真结果,验证了三端柔性环网控制装置功率调度模型与边界条件的有效性。     

交流电压不对称下柔性直流配网换流站功率传输极限研究

为了维持直流配网中直流电压的稳定,需要换流器在交流电压不对称时消除传输功率的二倍频波动。分析了交流电压不对称下换流器的不平衡控制策略。由于换流器过流能力限制,换流站的传输功率极限受不对称电压影响,推导了交流侧传输功率极限解析式。针对直流侧功率极限解析式难以求得的问题,提出了直流侧功率极限的数值计算方法。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对交流电网不对称下换流器传输功率极限进行了验证。功率极限值的给定,为合理分配多端直流配电网各端的功率,维持直流电压稳定提供了参考。     

配电变压器集成化补偿系统的多目标分析及控制

配电网中广泛使用的配电变压器是电能供给和需求的交汇点,也是无功、谐波、不平衡等不利因素对供电产生影响的集散点。针对配电变压器集成化静止补偿系统(DT-STATCOM)结构,对配电网无功、谐波和不平衡等电能质量问题进行分析,提出了与配电网整体控制相协调的基于动态权重优化的多目标综合控制策略。在研究补偿机理的基础上,分别设计了非线性无源控制电流内环跟踪、基于双旋转坐标系的比例准谐振控制、基于零序电压注入的负载电流不平衡校正方法。实验结果表明所提出的多目标综合控制策略能够有效提高STATCOM的动态响应速度,改善综合补偿效果。     

计及可控负荷参与的主动配电网动态恢复供电策略

针对传统基于单时间断面的恢复供电策略难以长时间保持负荷恢复期间的电气孤岛稳定运行问题,提出了一种主动配网多时段动态恢复供电策略。通过引入可控负荷,提高了电网重建的效率和恢复期间负荷的运行稳定性。此外,针对主动配电网负荷动态恢复模型变量过多、难以求解的问题,提出一种启发式孤岛动态调整算法。仿真结果验证了所提策略的可行性和优越性。     

考虑运行方式优化和拓扑校正控制的参考电网优化方法

针对现有参考电网模型未涉及电网现状以及未关联电网运行策略的不足,提出了考虑运行方式优化和拓扑校正控制的参考电网优化方法,为输电网灵活规划提供重要参考。基于前瞻时间尺度内各时段负荷预测值和规划网络候选支路方案,构建以最小化发电成本和输电成本之和为目标,以系统正常运行状态以及N-1事故状态下的运行安全要求为约束条件的参考电网优化模型。对优化模型中混合整数非线性约束式进行处理,将其转换为混合整数二次规划模型,并采用混合整数二次规划法对优化模型进行求解,得到最终的优化方案。最后,通过算例分析说明了所提方法的有效性。     

计及不确定性的含分布式发电并网的配电网 故障区段定位方法

主动配电网作为分布式发电的高效集成和管理平台,其故障区段定位是一门重要课题。针对含分布式发电并网的主动配电网故障区段定位问题,计及分布式发电出力的不确定性,基于随机机会约束规划建立配电网故障区段定位模型。所建立的模型以概率形式的评价函数为目标函数,计及控制变量定义域约束,故障类型限值约束等约束条件构建。通过对基本帝国竞争算法进行改进得到二进制帝国竞争算法,并采用改进帝国竞争算法设计模型求解流程。仿真算例表明,所建立的模型适用于含分布式发电并网的主动配电网故障区段定位求解,并计及分布式发电出力不确定性对定位结果的影响,改进帝国竞争算法在模型的求解中性能较优。     

具有故障隔离能力的柔性多状态开关拓扑及控制技术研究

交流配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致负荷转供速度慢,馈线功率不均衡。同时直流负荷的增加以及新能源渗透率的提高给配电网运行控制带来了新的挑战,要求配电网具备更强的潮流调节能力。为解决上述问题,研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关(Soft Multi-State Open Point, SMOP)技术,提出基于双钳位子模块(Double Clamp Sub-Module, DCSM)的四端口模块化拓扑结构。基于其数学模型分析,确定了各端口的运行范围,设计控制系统结构并提出自愈控制策略。最后基于PSCAD搭建了四端口柔性多状态开关仿真模型,验证了所提拓扑及控制策略的有效性。     

考虑主动管理措施的配电网无功补偿双层优化配置

为了适应未来大量分布式电源(DG)并网及自动化水平显著提高的主动配电网发展,在规划阶段应该考虑主动管理措施,优化系统运行方式。同时,现有的无功补偿规划研究忽略了DG及负荷的不确定性。为此,计及间歇性DG及负荷的不确定性,提出主动配电网无功补偿双层优化配置模型。上层规划以无功补偿电容器的投资成本、网络损耗费用综合最优为目标函数,下层规划在此基础上考虑调节无功补偿容量及调节有载变压器抽头两种主动管理措施,对每个场景进行优化。采用K-均值聚类法对场景进行缩减,结合和声搜索算法和粒子群算法联合求解模型。通过IEEE33节点算例进行仿真计算,验证所提模型和方法的正确性。     

风电场一次调频分层协调控制研究与应用

大规模并网风电场参与一次调频是电网为保证自身安全做出的必然选择,有功响应的快速性和稳定性是风电场需要解决的关键问题。提出一种基于分层架构的风电场参与电网一次调频的控制策略。在风电机组控制层,提出了一种改进的带惯量补偿的有功控制策略,提高一次调频的响应速度。在风电场控制层通过改进的惯量响应协调控制和功率备用控制策略,避免电网频率出现波动,并满足不同风况下备用功率的要求。基于Matlab/Simulink建立了含风电场的电力系统仿真模型,仿真结果表明风电场具备全工况条件下参与电网一次频率调整的能力。最后在某49.5 MW风电场现场验证了所提控制策略的有效性。     

配电网降压节能装置中电容器组的选址定容问题研究

近年来国内电网在用电峰荷时期时常出现供电容量不足的情况,降压节能技术能够有效解决该问题。对此提出一种针对配电网降压节能装置中并联电容器组的多目标选址定容方法。该方法以系统电压偏差以及有功网络损耗最小为目标,考虑电容器组的安装成本,通过带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NEGA-II)与基于满意度的模糊聚类方法的有机结合,寻求并联电容器组配置的最优解。仿真算例证明所提出的方法能够有效实现目标的优化,为降压节能技术的实现提供良好的电压无功条件。