用户侧微电网的特征及关键技术

分析了用户侧微电网的特征、基本结构及其面临的挑战,在此基础上总结提炼了用户侧微电网待解决的关键技术,包括运行模式与经济评价方法、供电模式与规划设计方法、双向计量与监控技术、控制与保护技术、优化运行与能效管理技术,以及光伏/储能微电网系统平台和关键设备的研发。这些技术有利于打好用户侧微电网商业运营的基础,提升用户服务质量和供电可靠性,实现微电网的并网与规模化发展以及安全稳定运行。     

直流微电网稳定控制关键技术研究综述

结合未来直流微电网发展趋势,指出直流微电网稳定控制面临的关键问题;从直流微电网母线电压控制、多源协调控制、运行模式切换及稳定性问题等方面,综述了直流微电网稳定控制关键技术研究现状;最后基于天津大学智能直流配用电实验平台,对相关直流微电网稳定控制技术进行了实验验证,并对未来直流微电网稳定控制研究进行了展望。     

面向低碳经济的人工智能赋能微电网优化运行技术

安全稳定高效、能量流动灵活、经济效益与环境效益兼顾等是微电网低碳经济运行的基础,然而随着多类型分布式电源、多利益主体的柔性负荷等接入微电网,以及“云计算–大数据–物联网–移动互联网–人工智能”技术广泛应用,微电网的组网模式、运行方式等正发生较大的改变。为此,梳理并归纳总结人工智能赋能微电网优化运行关键技术与挑战。首先,介绍微电网物理架构并总结智能化发展趋势,梳理微电网在低碳经济目标下的特点和优化运行所面临的挑战。其次,从决策变量、优化目标、约束条件和求解方法 4个方面阐述人工智能赋能微电网优化运行原理。再次,聚焦于可再生能源出力预测技术、微电网优化调度技术、碳交易机制、人工智能深度融合下不确定调控技术等典型应用场景,分析并总结人工智能赋能微电网优化运行的应用效果。最后,总结分析了人工智能赋能微电网优化运行的未来发展方向,为绿色微电网技术发展提供借鉴。     

含分布式电源的多微电网并离网运行策略

针对目前含分布式电源多微电网并离网运行策略进行了研究。分析了多微电网的典型结构与运行模式,研究了不同运行模式下多微电网级和微电网级以及分布式电源级的运行目标与运行约束。描述了含分布式电源的多微电网的并网和离网过程,建立了并网和离网过程中多微电网的安全约束。依据多微电网并网和离网特性,提出了并离网运行策略。仿真测试了并离网策略对多微电网的并网和离网过程的影响。     

交直流混合微电网分段协调控制策略

为解决交直流混合微电网因微源出力变化、负荷变化和储能装置因荷电状态导致充放电功率发生变化等引起的功率波动问题,提出一种混合微电网分段协调控制策略。针对孤岛状态下的混合微电网,分析了混合微电网的典型拓扑和各运行模式下的功率关系。采用标幺化的方法得到了可表征混合微电网整体运行状态的特征量,根据该特征量的变化量对控制策略进行分段,对各段控制的工作原理进行了详细的分析,具体研究了在不同控制段中各变流器的相互协调;针对可能出现的网间交换功率振荡以及互联变流器(ILC)运行模式频繁切换的问题,对动作判据进行了补偿。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,仿真结果表明,在不同工况下各变流器均可迅速做出响应,保证系统的稳定运行。     

浅析微电网控制策略的研究现状

首先,介绍了微电网的产生背景,并中中国微电网研究现状进行了介绍。其次,介绍了一种典型的微电网结构,对微电源、负载、储能装置和并网逆变器进行了描述。根据微电网不同运行模式下的特性,对不同模式下微并网逆变器采取的控制方法进行了详细分析。最后,对并网运行和孤岛运行模式下各单元采取的控制策略进行了总结。     

能源互联网环境下用户侧微电网的形态及优化运行

随着能源互联网的发展,各类新技术将最先接入用户侧微电网,改变传统的发电、用电以及运营模式。用户侧微电网融合多种分布式能源、储能设备以及可控负荷,为能源互联网环境下更加灵活、高效的能源转换和利用提供支撑。对能源互联网环境下用户侧微电网的形态、关键技术和运营模式进行了展望,并研究了微电网内部和微电网间的协调运行方式。基于分布式电源功率预测与用户负荷预测技术,提出了用户侧微电网优化运行方法。运用分布式模型预测控制技术在线更新预测信息和微电网运行状态,优化上下层运行策略从而收敛于最优平衡状态,为用户侧微电网的调度和运行提供了参考。     

大扰动时交流微电网的运行与控制研究综述

交流微电网是促进新能源消纳、缓解能源危机与环境问题的有效手段.分布式微源是微电网的重要组成部分,一般通过电力电子接口逆变器并入电网.因而,微电网的运行特性受微源接口逆变器控制主导,呈现惯性小、过流能力弱、非线性强、抗干扰能力差等特征.这些特征导致微电网在大扰动时易发生逆变器烧毁甚至不可逆失稳等问题,严重影响微电网安全稳定运行.针对大扰动时交流微电网的运行与控制问题,首先分别从微电网电流特性与稳定运行特性2个角度进行总结.然后,梳理了微电网典型限流控制策略以及稳定性提升控制策略的研究现状,包括其主要适用场景及优缺点.最后,从多物理场耦合、多时间尺度交互、系统稳定判据、信息物理安全等方面探讨了微电网安全可靠运行所面临的主要挑战,并展望了微电网智能化、高可靠供电的发展前景.     

微电网关键技术研究

微电网是发挥分布式电源效能的有效方式,具有巨大的社会与经济意义。由于分布式电源的多样性及微电网运行方式的复杂性,使得微电网的规划设计、运行调度、保护控制和仿真实验等方面与传统电力系统有较大区别。本文阐述了微电网中各项关键技术研究中的关键问题与研究现状,并且探讨了对未来微电网研究的方向。     

考虑时序配合的主从微电网平滑切换控制

微电网具有离网和并网两种典型运行模式,而平滑切换技术是保障模式间平稳过渡的关键.研究了微电网切换过程中控制模式切换与物理状态切换之间存在的时序配合问题.给出了可行的时序配合准则,进一步结合主从微电网中储能系统的集中控制方式,提出了考虑切换时序协调配合的微电网平滑切换控制策略.通过仿真分析和现场运行测试,验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

交直流混合微电网系统设计与控制架构分析

微电网是实现大规模分布式电源接入配电网的重要技术途径和手段,其中交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网各自的优势,已经成为微电网技术发展的重要方向。以国家863项目示范工程"交直流混联微电网上虞示范站"为背景,从拓扑结构设计、关键研发设备和分层控制架构等方面介绍其主要技术特征。重点阐述了该交直流混合微电网的协调控制策略,包括四种运行模式和八种模式切换流程,并结合实际运行结果进行验证。运行实践表明,示范工程能够显著提高负荷的供电可靠性,促进高比例分布式电源就地消纳,对未来交直流混合微电网技术的发展具有一定指导意义。     

基于IEC 61850的微网能量管理系统数据通信模型及其验证

将IEC 61850系列标准应用于微网能量管理系统,可以规范、统一微网能量管理系统中的通信标准,解决不同厂商制造的设备间的互操作问题。文中将微网通信体系分为三层,详细设计了各层的体系结构及对应的IEC 61850服务器和IEC 61850客户端。根据IEC 61850标准建模规范和实时数据在能量管理系统中的应用特点,提出了面向分布式电源整体系统或负荷单元系统来建立微网底层设备的信息模型,并以风力发电单元为例介绍了建模过程。针对所建立的数据模型设计了4个实验,从不同的角度对微网各层通信体系结构下的信息交互进行了实际测试。测试结果验证了所建立信息体系和微网IEC 61850模型的有效性,同时为数据交换模式的优化提供了基础,为微网的设备集成、运行分析及智能控制提供了有效的技术手段。     

中国多微网系统发展分析

随着微网大规模接入电网,一定区域内多个邻近微网互联形成多微网系统。在微网向智能电网发展的过程中,多微网系统成为继单微网之后的新型电网研究热点。选取广东省绿色能源技术重点实验室(CET Lab)多微网系统为研究平台,详细分析了当前主流多微网系统基本结构组成。按其典型应用场景,主要介绍偏远地区型、家庭小区型、办公楼宇型、工业园区型和实验研究型这五种多微网系统类型,并选取相对应类型的国内实际多微网系统进行场景应用分析。最后,结合目前多微网系统研究较为关注的规划设计、模式切换、优化运行和控制装置四个方面,对多微网系统的关键技术进行探讨与展望。     

交流微电网逆变器控制策略述评

逆变器是交流微电网的关键电气装备,其控制策略与微电网的安全、稳定、高效和经济运行密切相关。针对微电网中单台逆变器的控制,从频域的角度,就基波和谐波功率的控制策略进行了分析和述评。对于基波功率控制,就微电网的离网运行模式,探讨了逆变器的电压—频率控制和下垂控制;就其并网运行模式,分析了逆变器的直接功率、直接电压和直接电流控制,并提出了直接阻抗控制的概念。对于谐波功率控制,分析了逆变器开关纹波的抑制,谐波谐振的阻尼,以及微电网低次谐波负荷电流的补偿。然后,针对微电网中多台逆变器的管理,从集中控制和分散控制两个角度分析了多逆变器间的协调控制,探讨了集中的分层控制器和基于多代理的分散控制器。最后,针对微电网及其逆变器控制策略的发展,趋势给出了诸多展望和进一步的研究方向。     

基于机会约束规划的综合能源微网群协调运行策略研究

随着我国分布式能源系统的迅速发展,在用能侧出现大量的综合能源微网,而相邻综合能源微网以微网群的形式协同运行将是综合能源微网今后发展的重要趋势。基于此,提出了一种适用于综合能源微网群的协调运行方法。该方法旨在协调分属不同利益主体的综合能源微网,在共享有限信息和彼此独立决策的条件下,寻求微网群系统的最优运行方案。考虑到综合微网群系统中通常含有较多可再生能源,为了提高运行方案应对可再生能源出力不确定性的鲁棒性,采用机会约束规划方法,以有效抑制不确定性的影响。最后,通过对含电力-天然气的微网群系统算例进行分析,结果表明,与传统集中方法相比,所提方法能较好提升系统的经济性和安全性,实现二种特性的权衡。     

虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法

近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。     

基于时变通用生成函数的孤岛运行模式下微电网可靠性评估

并网型微电网进入孤岛运行模式后,其未来短期运行的供电可靠性具有时变性。为此,提出基于时变通用生成函数(TVUGF)的可靠性评估方法。采用马尔可夫—TVUGF模型求取预测风速状态概率及微电网系统时变状态概率,得到分布式电源出力TVUGF模型;考虑微电网计划解列和孤岛切负荷策略,对每个系统状态进行分类故障影响分析,建立微电网可靠性TVUGF模型,进而得出微电网负荷点和系统可靠性指标。考虑到TVUGF运算中需计算的状态数较多,提出TVUGF运算的合并同类项和状态重新划分法,以减少计算量,提高计算速度。采用所述方法对典型低压微电网系统进行可靠性评估,评估结果及分析验证了该方法的正确性和有效性。     

微网暂态稳定性研究

随着以各种分布式发电技术为基础的微网技术的快速发展,微网暂态稳定性已成为微网研究中的一项重要内容。由于微网的结构和控制策略等在不同的应用场合不尽相同,因而微网的暂态稳定问题较为复杂。针对以上问题,从影响微网暂态稳定性的4个主要方面,包括分布式微源类型、微源接口类型、负载特性和故障类型,对微网的暂态稳定性进行了总结。在此基础上,总结了提高微网暂态稳定性的主要措施。最后,探讨了微网暂态稳定性研究所亟需解决的关键问题,并就相关研究方向进行了展望。     

复杂拓扑结构光储型微电网黑启动策略

随着微电网大力发展,逐渐形成了结构及控制模式更加复杂的微电网。针对较具推广价值的光储型微电网,研究安全有效的黑启动方案对提高其供电可靠性具有重要意义。在分析具有复杂拓扑的光储型微电网及控制系统的基础上,提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动策略。综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动主电源,结合光伏发电系统多种运行状态,以网架串行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证,所提方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网黑启动,为相应实际微网工程黑启动方式提供一定的借鉴意义。     

基于虚拟同步发电机的多能互补孤立型微网运行控制策略

以西藏措勤县多能互补孤立型微网示范工程为实例,首先,介绍了风力发电、光伏发电、柴油发电、蓄电池储能和水电的规模及组成。其次,重点分析了水电机组运行特性及基于虚拟同步发电机(VSG)控制的储能用电压源型逆变器运行特性,并对VSG同期并列装置及零起升压时间进行了优化设计,使其适应系统不同运行模式的要求。然后,详细给出了多微网系统的供电方式及其操作流程。最后,通过实际工程的运行考核,验证了所提控制策略的可行性与有效性。