多微网配电系统协调优化调度和经济运行研究

多微网系统由多个子微网构成,其控制策略较单微网系统更为复杂,针对多微网系统,提出了一种基于预测控制的多微网协调控制策略,根据微网的动态出力范围,考虑网损和负荷波动方差构建多目标优化函数,通过预测控制求得多微网协调因子的最优值,基于此最优值协调各微网之间的功率分配,从而维持整个微网电压和频率的稳定,并运用基于随机模拟的粒子群算法求解上层优化问题。仿真结果显示:基于多微网与电网合理的调度,可充分发挥微网"荷-源"双重特性的灵活调度,平滑负荷曲线并降低系统网损并可减轻负荷波动对电网影响以及可再生能源出力的不确定性。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略

根据多微网间的串联和并联组网结构,设计了串、并联不同结构的多微网系统两级分层控制方案。以多微网系统允许出现的有效运行状态为基础,依据其当前状态和触发事件制定微网运行状态的转换。针对多微网系统的联络线功率控制、并网和孤岛模式切换,提出串、并联结构的多微网中央控制器之间的协调配合策略。结合云电科技园智能微网的工程建设,利用MATLAB/Simulink软件搭建串联和并联结构的多微网模型;仿真分析联络线功率调节、不同模式转换和同步过程中微网的动态特性。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略

根据多微网间的串联和并联组网结构,设计了串、并联不同结构的多微网系统两级分层控制方案.以多微网系统允许出现的有效运行状态为基础,依据其当前状态和触发事件制定微网运行状态的转换.针对多微网系统的联络线功率控制、并网和孤岛模式切换,提出串、并联结构的多微网中央控制器之间的协调配合策略.结合云电科技园智能微网的工程建设,利用MATLAB/Simulink软件搭建串联和并联结构的多微网模型;仿真分析联络线功率调节、不同模式转换和同步过程中微网的动态特性.仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性.     

应用于微网的多类型储能多级控制策略

针对微网中可再生能源发电和负荷功率在不同时间尺度上具有不同的波动特性问题,提出了多类型储能的多级控制策略以实现功率型储能和多种能量型储能的载荷分配,从而促进多类型储能在微网中的应用推广。研究结果表明:在满足并网功率波动率等约束的同时,采用模型预测控制算法能够有效地获取储能总载荷;利用提出的基于超级电容器荷电状态的储能充放电分配策略,可以有效地实现储能载荷在能量型储能和功率型储能之间的分配;利用提出的基于度电成本的经济运行策略能够进行多种能量型储能电池单元的分配,且经济性最优。基于某微网的功率数据实验结果验证了多类型储能多级控制策略的有效性。     

能源互联网中基于多微网校正控制的安全约束最优潮流

近年来,能源互联网因其具有双向按需传输和智能分配能源的优点受到了高度重视。基于Benders分解的求解算法,提出了在能源互联网中通过多微网实现校正控制的安全约束最优潮流模型;在此基础上,提出了利用协调多个微网和系统机组解决故障后线路过载的激励控制策略。不同于直接负荷控制,该方法能够更好地促进主网与多微网之间的双向潮流以利于故障后电网的恢复。通过IEEE118节点标准系统验证了模型与算法的可行性与有效性。     

考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究

针对传统微网并联多逆变器运行控制策略仅能在某种程度上抑制系统中的环流,抑制后的环流仍然比较大的问题,提出考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究。首先,建立微网并联多逆变器模型;基于微网并联多逆变器模型,计算微网并联多逆变器输出有功功率和无功功率;根据计算出的数据,提出改进后的下垂控制方法,对系统进行控制,以减小系统的环流值,控制微网并联多逆变器稳定运行。仿真实验结果显示,在存在环流干扰条件下,当有功功率和无功负载出现变化时,采用所提方法对微网并联多逆变器进行控制,其输出功率和输出频率会随着有功功率和无功负载的变化而产生相应的变化,实现了微网并联多逆变器稳定运行,说明该方法在微网并联多逆变器稳定运行控制研究方面有一定的参考价值。     

能源互联网中基于多微网校正控制的安全约束最优潮流（英文）

近年来,能源互联网因其具有双向按需传输和智能分配能源的优点受到了高度重视。基于Benders分解的求解算法,提出了在能源互联网中通过多微网实现校正控制的安全约束最优潮流模型;在此基础上,提出了利用协调多个微网和系统机组解决故障后线路过载的激励控制策略。不同于直接负荷控制,该方法能够更好地促进主网与多微网之间的双向潮流以利于故障后电网的恢复。通过IEEE118节点标准系统验证了模型与算法的可行性与有效性。     

直流微网系统能量管理控制技术研究

构建了基于光伏发电、风力发电以及蓄电池储能的多电源直流微网系统。归纳总结出了系统的九种工作模式,提出了包括最大功率跟踪控制、蓄电池充放电控制和直流微网系统的整体协调控制策略。根据分布式电源、电网、负载和蓄电池的工作情况,进行不同模式之间的转换,并完成相应的控制策略,实现了多电源供电的微网系统运营的可靠性。最后通过仿真证实了控制方案的可行性。     

交直流混合微网变流器多模式协调控制策略

交直流混合微网含有不同类型的微源,分别建立了各个微源的并网接口控制模型。对双向变流器下垂控制曲线进行改进,当双向变流器变换功率很小时,其仍然处于停机模式,减少了电力电子器件不必要动作带来的谐波。在分析微源变流器不同运行模式的基础上,提出了一种基于直流母线电压与微网能量管理的协调运行控制策略。该控制策略综合考虑了直流母线的电压偏差、微网功率缺额、蓄电池的荷电状态等因素,能够实现交直流微网间的功率平衡,提高系统稳定性、可控性,适用于交直流微网的不同模式运行控制。仿真验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

多微网最优潮流功率调度及协同优化控制策略

针对多微网运行中存在的一些问题,提出了多微网功率调度及优化控制策略。在该方法下,多微网被分为微网控制部分和最优潮流能量调度部分。其中,微电网控制部分包括功率优化模块以及控制模块。在功率优化模块中,提出了动态有功参考值这一概念,利用稀疏通信网络与相邻单元协作,使用一致性算法执行本地计算以求得分布式电源（distributed generator, DG）等成本微增率,获得动态有功参考值,DG输出有功则对动态有功参考值进行跟随,使发电成本最小化,同时消除频率偏差,所以此方法无需对频率进行额外的控制。除此之外,控制模块中加入了电压控制器,针对电压不一致问题,加入补偿因子,维持电压在额定值,保证电能质量。最优潮流负责子微网之间的功率调度,当子微网的容量不足时可进行功率互济。最后在MATLAB/SIMULINK中建立交流多微网,仿真结果表明,所提方法有效地提高了系统的经济性和稳定性。     

区域自治型单相/三相多微网多时间尺度递阶控制

随着微网大规模推广应用,地域上较为相近的多类相序微网可互联形成单相/三相混联多微网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治多微网,提出一种多时间尺度集散式递阶控制策略,包括秒级分散式实时控制、分钟级集中式协调和小时级动态孤岛切换。其中,分散式实时控制基于各子微网自身稳定运行裕度实现源—荷—储功率调节,平抑光伏和负荷功率波动的同时跟踪联络线功率;集中式协调考虑分散式控制的弃光切荷量以及三相不平衡度约束,基于多目标混合整数规划实现源—荷—储集中式优化进行全局功率分配;动态孤岛切换通过组合互联方案决策实现区域多微网整体资源配置最优。经仿真实例验证,所提策略可实现单相/三相多微网多时间尺度递阶控制,实现应对源—荷波动的源—荷—储协调控制,有利于多微网离网的安全高效运行。     

区域自治型单三相多微电网实时模型预测控制

随着用户侧微电网工程的逐步推广,一定区域内不同相序的微电网可联结成单三相混联的多微电网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治型单三相多微电网,提出一种基于模型预测控制的实时控制策略。所提策略根据多微电网集散式分层控制架构,考虑三相不平衡度,以实时联络线功率与给定参考值的偏差最小为控制目标,构建多输入、多扰动、多变量的动态预测模型,再将其转化为混合整数非线性规划问题进行求解,同时引入反馈校正环节进行预测误差修正,实现滚动式的有限时域闭环优化。仿真结果表明,所提策略可实现区域自治型单三相多微电网实时源、荷、储的功率调节,平抑源、荷的出力波动,跟踪联络线功率以满足三相不平衡度约束,有利于区域微电网的规模化推广。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置

随着越来越多微电网协同运行,微网与微网间、微网与配网间电能交互过程愈发复杂,同时也影响着微网运营商及配网运营商的投资利益。为了探索两者间联合投资的最佳规划策略,提出一种基于主从博弈的多主体投资多微网系统优化配置方法。首先,在多微网系统模型基础上,构建考虑多微电网运营商运行成本、经济收益,以及配电网运营商投资微电网成本、延缓配电网升级及售购电收益的函数模型。然后,分别以多微网系统支付函数最小和配网收益最大为目标建立主从博弈模型,并提出自适应遗传算法与粒子群算法相结合的算法,求解多微网系统分布式电源最优配置。最后,通过4组方案进行对比实验,证明了所提规划方法能更好地平衡多微网运营商和配网运营商间的收益。     

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。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

可交易能源框架下的微网群动态电能交易策略

为促进微网间的能量互济和协调控制以及平抑微网与配网之间的功率波动，文章提出了可交易能源（transactive energy，TE）框架下的微网群动态电能交易策略。首先，设计了基于可交易能源平台的微网群电能交易结构，保证了市场参与者的隐私安全，提高了电能交易的灵活性；其次，构建了微网群动态电能交易模型，以计及储能电池退化成本和可控负荷调度补偿成本的微网成本最低为目标优化电能报价，以微网群电能交易成本最低为目标优化电能交易量，通过多轮竞价以协调微网间的电能交易，促进系统供需平衡，减小微网与配网之间的交互功率；最后通过3个互联的微网分析验证所提策略的有效性和经济性。     

区块链技术下考虑风电不确定性的微网群鲁棒博弈交易模式

微网群电能交易可以提高多微网系统整体经济性,促进可再生能源消纳并缓解配电网运行压力。然而风电出力不确定性严重影响了单个微网运行调控行为,进而影响微网群电能交易的经济性和可靠性。同时,可再生能源出力不确定性和微网群规模的扩大使传统集中式交易模式在处理微网群电能交易产生的海量、复杂、实时的微网数据时,存在交易信息不透明、可靠性低等问题。因此,考虑风电出力不确定性,引入具备数据透明性和可靠性的区块链技术,提出区块链技术下的多微网电能交易两阶段鲁棒博弈竞标调度模型。首先,对区块链技术与多微网电能交易非合作博弈模型的契合度进行分析,并给出基于区块链技术的多微网电能交易架构;其次,采用两阶段可调鲁棒优化模型和非合作博弈理论构建多微网鲁棒博弈竞标调度模型;再次,采用二进制扩充法、对偶理论、大M法、列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法对该模型进行求解,得到各个微网的最优经济调度策略以及竞标策略;最后,通过算例验证了所提方法可以实现多微网系统分布式交易,提高整体经济性,并有效应对风电出力不确定性。