多进程混合通信系统及其在微网EMS中的应用

分布式微电网中的设备具有分布广、数目多、协议互异、惯量小的特点,为了实现离网型微电网的稳定运行与有效监控,微电网能量管理系统(EMS)需要具备高速、可靠的信息通信系统以保障系统的协调运行。提出了一种基于"三层两网"的混合通信方式,同时采用多进程软件机制的通信网络架构,从硬件结构与软件框架两方面给出具体设计方案,并成功应用在一个海岛微电网的EMS中。实际应用验证了该通信系统的实时性和可靠性,为微电网提供了有效的信息保障。     

复合储能在微网中的应用研究

微网是接纳分布式能源的有效方式之一,储能技术应用于微网可以改善电能质量、控制功率平衡、提高运行稳定性以及优化能量管理等。复合储能系统将功率型和能量型储能元件有机结合,兼具两类储能元件的优点,可以有效发挥储能技术在微网运行控制中的作用。从复合储能在微网中的应用模式、控制策略以及优化配置三个方面研究其在微网中的应用情况。首先根据储能元件在系统中连接方式的不同,分析集中式与分布式复合储能的应用模式和适用场合;然后基于储能单元改善微网运行特性的控制方法,分析复合储能系统中各储能元件的协调控制以提高系统动态响应特性和运行经济性;最后分析复合储能在微网中的优化配置问题,结合复合储能在微网中的运行控制提出其优化配置建议。     

基于PROFIBUS的微型电网监控系统

根据FREEDM微网的运行与控制要求,提出了FREEDM网络监控系统的运行控制、数据采集等基本功能以及SST就地控制单元的监控功能,分析了FREEDM微网运行控制的基本原理,给出了基于PROFIBUS的监控系统的硬件结构和配置方案以及SST就地控制单元结构。系统以集成PROFIBUS通讯网卡的工控机作为主站,SST就地控制单元作为智能从站,人机界面开发平台选用面向对象的组态软件。根据微网监控系统的运行特性与要求,开发了用于FREEDM实时监控的实验室模拟系统。     

风光储互补微网系统集成技术的研究与设计

为提高微电网的运行效率,从系统层面统一协调控制各分布式电源及负荷,提出了基于风光储互补的微网系统的集成技术。介绍了基于风光储互补的微网系统方案,提出了微网运行模式和微网离网、并网以及离并网切换的协调控制策略,设计了基于DSP 28335芯片的能量协调控制器,实现了风光储微网系统控制管理功能的集成。工程实践验证了该设计方案的有效性。     

微网能量管理方案研究

为协调微电网分布式电源、储能单元、负荷与电网之间的能量流及实现系统运行的经济效益最大化,同时保证可靠供电,需要考虑合理可行的能量管理策略,给出了微网能量管理的系统结构图,从能量管理策略、优化目标、约束条件及优化求解算法等四方面优选多种微网能量管理方案,并进行了比较分析。     

微网风电系统的储能?模型与?经济研究

微网风电系统加装储能装置联合运行时,存在多种异质能量的相互转化,因此对系统性能的有效评估较为困难。为了准确衡量风能在系统中的利用、转化、损失特性,文章基于?经济学基本原理,建立微网风储系统?平衡及?成本守恒模型,并依据所建模型确定系统各单元?效率;同时确立?优化潜力、成本差及?经济因子的系统性能评估指标,并对微网热力学特性及经济性进行有效分析。通过试验表明,该模型能够可靠地对微网风储系统能效及经济性进行评估,可指明系统?效率极大化的优化目标。     

配网故障辅助分析系统的设计与应用

针对配网故障数量大、分析过程繁琐等问题,设计并开发了配网故障辅助分析系统。系统集成了能量管理系统(Energy Management System,EMS)、生产管理系统(Production Management System,PMS)和停电管理系统(Outage Management System,OMS)等多个数据源,以事故分闸为主线获取遥信变位、遥测、保护、操作票、工作票等辅助数据并利用断路器类型自动识别和基于时序信息的线路故障预判等智能算法进行预处理,操作界面友好便捷;此外,还使用大数据的理念及相关技术,对配网故障与线路过负荷、检修试验、雷电、气象等内外部因素进行了关联关系分析与挖掘。系统已实际应用于江苏电网110 k V及以下配网的故障分析工作,显著提高了故障分析的效率和准确率,并为配网运维检修辅助决策提供了有力的支撑。     

风光互补微电网智能测控终端的设计

为了集中采集微网系统实时运行数据,并且对微网系统进行协调控制以及对蓄电池充放电进行有效管理,设计了微网智能测控终端。测控终端结构简单、运行可靠,硬件上采用高性能的ADSP-BF518数字信号处理芯片和高精度同步采样模数转换芯片AD7606,从而实现数据集中采集功能,并采用基于短期负荷预测的储能控制策略实现蓄电池管理。测控终端通过通信网络可以及时向监控中心上传数据,并能够接受中心下发遥控指令对微网系统进行控制。工程实践表明,该设计在微网实时监测与集中控制方面效果明显。     

含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

风光储微网系统孤岛运行控制策略研究

文章建立了基于光伏发电系统、永磁同步风力发电系统以及混合储能系统的微网系统,主要对低压微网孤岛运行控制策略进行研究。针对传统单一主电源控制存在的缺陷,设计了由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统作为主电源,采用改进V/F控制策略,为微网系统提供电压和频率支撑,同时在微网系统频率波动时实现功率的快速跟踪;风力发电系统和光伏发电系统作为从电源,采用按最大功率跟踪输出的PQ控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了微网系统仿真模型并对不同运行工况进行仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的有效性,同时微网孤岛运行的可靠性和稳定性得到了提高。     

Analysis of a fuel cell micro-grid with a small-scale wind turbine generator

If electric power is supplied using an independent micro-grid connected to renewable energy, it can flexibly match the energy demand characteristics of a local area. And an independent micro-grid is expected to be effective in cutting greenhouse gas discharge and energy costs, as well as in eliminating the need for an emergency power supply system. Since the output of renewable energy is unstable, other energy equipment needs to cover the stability of output. Thus, the operating conditions of an independent micro-grid that supplies power with natural power sources and fuel cells are investigated. The operation conditions of a fuel-cell independent micro-grid with wind power generation were investigated by numerical analysis. Step loads and an apartment house power load model were analyzed using the dynamic characteristics of a fuel cell obtained from experiments. The output of wind power generation and fuel cells is controlled by proportional-integral control of an independent micro-grid for rapid power demand change.     

孤岛式风光柴蓄智能微网系统的研制

为解决海岛地区用电难问题,基于微网技术,利用太阳能、风能、柴油机、蓄电池等研制开发出一套智能微电网系统。以单片机为核心进行了系统方案设计和硬件电路设计,并基于能量调度策略设计了系统运行控制程序。样机系统集成并进行了负载投切试验、稳定性试验和超负荷试验,现已投入试运行。结果表明,该微电网系统工作状况良好,整体性能稳定可靠,智能控制功能满足实际要求。     

含小型冷热电联产的微电网系统经济运行

微电网能够有效利用各种分布式电源,其灵活、智能的控制特点,在解决能源短缺、环境保护和改善电能质量等方面表现出极大潜能。微电网不仅解决了分布电源的大规模接入问题,还能为用户带来经济上和环境上多方面的效益。建立了含小型冷热电联产的微电网系统在与外部配网系统并网状态下经济运行的数学模型以及成本优化的广义公式,提出的成本函数综合考虑了各种分布式电源的运行和维护费用、燃料消耗费用以及购售电费用等。最后,以某小区具体用能情况为例,给出了算例分析。     

计及储能系统的微电网优化调度模型

为了缓解含风电、光伏等新能源微网并网对系统安全运行的影响,提出了在分时电价下,考虑储能系统的微网优化调度策略。以微网总成本最低为目标,分别考虑了投资成本、污染惩罚成本及主网购电成本,建立了微网主网联合运行优化模型,并以典型日负荷出力情况为例分析了不同情景下的优化结果。算例结果表明,所提策略和模型能有效实现微网优化调度,有效降低了含电动汽车和蓄电池等储能设备的微网年运行成本,同时能够保障微网和主网的联合安全运行。     

建筑集成微电网储能配置与控制方法研究进展

与建筑集成的微电网,能最大程度消纳分布式发电源能量,同时解决分布式发电源直接接入配电网所带来的功率波动性及电能质量问题。本文基于分布式电源类型、储能类型和用户经济,阐述建筑微电网在储能配置与控制方法的研究进展。展望建筑集成微电网的未来重点研究方向。     

Application of 100 kJ/50 kW high-temperature superconducting magnet energy storage system in micro-grid

超导磁储能系统（superconducting magnetic energy storage,SMES）能够实现与电网之间的快速功率交换,对于增强电网稳定性,改善电能质量具有重要意义。本文针对一套100 kJ/50 kW高温超导磁储能系统,对其超导磁体设计与低温系统,功率调节系统的拓扑及控制策略设计、主监控系统的设计分别进行了阐述和分析。为了验证整个磁储能系统的性能,进行了相关的开环功率调节实验。实验结果表明,整套系统运行良好,SMES能够快速的响应主监控系统发出的功率指令,实现SMES与电网之间快速的功率交换。基于上述对SMES的分析和实验测试,结合云电科技园微电网的拓扑,给出了几种SMES在微电网中应用的试验方案,以验证SMES在微电网中应用的性能和作用。     

高比例新能源微电网参与电网调峰能力评估

风能、太阳能等新能源的开发和利用越来越受到人们的重视,但其随机性和波动性将会对电网的稳定运行带来不利影响。高比例新能源微电网因其自身具备一定的调控能力,可用来参与电网调峰。围绕高比例新能源接入条件下电网调峰需求,提出了高比例新能源微电网参与电网调峰的3种模式,建立了高比例新能源微电网调峰能力评估指标体系,并对高比例新能源微电网调峰能力的具体指标的敏感度进行了分析评估,为我国新能源微电网参与调峰提供了一种有效的技术评估手段和方法。     

基于Matlab的微电网孤岛运行仿真研究

微电网技术是21世纪电网发展的一个重要方向.这种全新的供配电形式,不仅更适合于新能源接入,而且人性化地赋予了电力用户更多的选择和管理空间.利用Matlab/Simulink软件模拟搭建了一个由风能和水能提供电源的微电网仿真平台,并对平台在遇到主网故障时的两种运行模式(关闭/开启孤岛运行)进行了仿真.结果表明,关闭孤岛运行模式时,微电网将在大电网故障时承受长时间及大幅值的功率与电压波动;开启孤岛运行模式时,微电网的功率与电压波动将有所减弱,能较好保证微电网的供电稳定和设备安全.研究表明,微电网的孤岛运行机制是有效且必要的.     

A fuel-cell/battery hybrid DC backup power system via a new high step-up three port converter

In this paper, a fuel-cell (FC)/battery hybrid direct-current (DC) backup power system is proposed for high step-up applications. This system is composed of a newly developed non-isolated three-port converter, which achieves a high voltage gain by taking the advantage of a quasi Z-source network and an energy transfer capacitor. After analyzing the converter, a comprehensive comparison study and a design procedure are provided. Moreover, the controllers regulating the source power levels while smoothing the FC power profile according to the proposed energy management strategy (EMS) are designed based on the developed small-signal model of the proposed converter. Both hardware and controller design procedures are validated through the PSIM model of the whole system. As a result, it is shown that the proposed system can effectively couple FC and battery while transferring their energies to a high voltage DC bus according to the offered EMS.