风储海水淡化孤立微电网运行与控制实时仿真试验研究

建立风储海水淡化孤立微电网对于海岛地区可再生能源的利用、淡水资源的供给都具有重要意义。搭建基于PXI和PC的实时仿真平台,对风储海水淡化孤立微电网运行与控制进行了实时仿真试验研究。介绍了实时仿真平台的搭建、各部分数字仿真模型的建立并详细阐述了孤立微电网协调控制方案。该协调控制方案利用海水淡化负荷的可控性,协调控制超级电容、锂电池储能,维持孤立微电网的功率平衡与稳定。最后,通过实时仿真实验验证了所提出的协调控制方案的可行性。     

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。     

城市微网接地方案探讨

针对低压微电网在不同接地方式下运行的安全稳定性问题,提出了典型微网的接地方案。基于国家/行业标准,结合理论分析和实践应用比较,对低压微电网主变压器接地方式、微源接地方式、低压微网系统接地方式分别进行了比选,给出了不同情况下各种接地方式的适用条件和场合。结合微网系统特点得出了适用低压微网的接地方案,即主变优选用D,yn11连接组别,中性点有效接地,微源并网时中性点不接地,孤岛时仅主电源中性点接地。整个微网系统采用TN-S/TN-C-S与TT混合接地方式,微源和三相用户采用四级开关,单相用户采用两级开关。     

Online Droop Tuning of a Multi-DG Microgrid Using Cuckoo Search Algorithm

This article presents an intelligent strategy to achieve appropriate real power sharing among distributed generators in a microgrid. The presented strategy employs two droop-based control methods and automatically adjusts their parameters. The first method is unit power control, which has specifications similar to the conventional droop method, and the second is feeder flow control, showing significant characteristics in both grid-connected and islanded modes operation of a microgrid. A combination of unit power control and feeder flow control methods is used for a multi-distributed generator microgrid. The microgrid operation mode passes from the grid-connected to the islanded through a transition. A new evolutionary algorithm called cuckoo search is employed to coordinate the power management of distributed generators within an on-line droop tuning. In comparison to the predecessor evolutionary algorithms, the cuckoo search algorithm represents more effective random processes with fewer parameters. Using the proposed control strategy, while the distributed generators contribute to load demand provision based on their rated powers, their powers are optimized in terms of overshoot and settling time. Digital time-domain simulation studies are carried out in the MATLAB/SIMULINK (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) environment to verify the performance of the proposed control system.     

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。     

基于分段平均化模型的微电网快速电磁暂态仿真方法

针对微电网的详细电磁暂态（EMT）仿真模型效率较低的问题,提出了一种基于分段平均化模型的微电网快速电磁暂态仿真方法,记作EMTPAM。该方法将分布式电源（DG）和分布式储能元件（DS）以分段平均化模型（PAM）来处理,并将PAM集成到微电网EMT仿真程序中。对带有两个光伏元件（PV）和一个电池储能系统（BESS）的微电网系统分别进行PSCAD/EMTDC和EMTPAM仿真,两者结果的一致性验证了所提方法的有效性;但后者的速度更快,表明所提的分段平均化模型具有更高的效率。     

单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其SVPWM调制策略

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制,提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点,适合作为380 V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比,不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节,具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理,提出基于该拓扑的 SVPWM 调制策略,并分析变换器的直通问题。最后,在实验室研制一台由DSP TMS320F2812控制的3kW原理样机,实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。     

独立微网随机优化规划软件及其实现

为满足独立微网系统的规划设计需求,开发了独立微网随机优化规划软件。该软件采用随机机会约束规划方法,以资本金现金流量表作为经济性分析依据、以负荷容量缺失率作为概率约束条件,充分考虑系统内各种不确定因素的影响,同时实现了独立微网中设备类型和容量的优化。基于软件的整体设计思路,介绍了软件的系统模型、原理方法和功能界面。通过与国外同类软件的对比,展示了软件在方法和功能上的特点。最后,由该软件对某海岛独立微网进行了优化配置,验证了方法的正确性和软件的有效性。     

基于多状态建模的独立型微网优化配置

针对风速、光照强度和负荷不确定性对独立型微网优化配置的影响,应用三者的概率密度函数对每个月份构造典型日,利用多状态系统理论对典型日各个时刻风光出力和负荷进行了多状态建模。以经济性和环保性为目标,建立了基于多状态建模的独立型微网多目标优化配置模型,并采用改进的非劣排序遗传算法(NAGA-Ⅱ)对模型进行了求解。最后,针对某一算例分别使用所提出的优化配置方法和已有的基于确定历史场景的优化配置方法进行了仿真计算,通过对仿真结果在若干随机场景下的比较分析,验证了所提优化配置模型和方法的合理性和有效性。     

新能源直流微网的控制架构与层次划分

以新能源直流微网为研究对象,融合集中控制和分散控制特点,提出一种直流微网层次控制架构。根据直流微网的物理特性,将控制框架划分为变流器控制层、母线控制层和调度管理层。在变流器控制层,将各类变流器统一为终端控制型和母线控制型;在母线控制层,根据母线电压划分3种运行模式,以实现系统中各单元的自适应模式切换;在调度管理层,中央控制单元通过自上而下的决策仲裁机制,实现系统的整体优化。位于底层的变流器控制层通过分散自治控制保证系统的可靠性;处于顶部的调度管理层通过集中控制提升系统的灵活性;处于中间的母线电压控制层作为重要衔接,实现系统的能量流动和信息交互。最后,通过理论分析和实验测试,验证了所述控制策略的有效性。