微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

含可再生能源的微电网分时间尺度储能方案

为提高微电网的可再生能源消纳能力,提出一种基于分时间尺度储能的微电网经济调度模型,包括日前计划和日内实时修正两个阶段。采用新型压缩空气储能参与日前调度,综合考虑经济成本、环保、电价峰谷差及储能寿命损耗,建立了以综合成本最低为目标函数的最优经济调度模型。在日内阶段,根据可再生能源预测误差,考虑置信水平配置一定容量的蓄电池对运行计划进行实时修正,并校验补偿效果。通过对某示范微电网的算例仿真,验证了所提储能方案具有较强的削峰填谷能力,并且对可再生能源功率波动具有较好的平抑效果。最后,对不同储能方案的对比分析表明了本文储能方案的可行性与成本优势。     

考虑DG时序特性及负荷种类的微网电源容量与分时电价协同规划

合理配置微网内部各分布式电源容量,是保证微网实现就地消纳、自给自足的关键,而网内负荷一般与各电源额定出力存在时序上的差距,通过制定合理的分时电价策略能够在一定程度上减小该差距,基于此,文章提出了一种新的微网规划方法,即在规划阶段针对电源容量与分时电价进行协同规划.首先建立了针对不同种类电源、负荷的时序、响应模型,然后以各电源容量、分时电价为决策变量,以投资、运行成本等经济指标为目标函数,建立协同规划模型,运用线性优化商业软件进行求解,最后在算例中通过引入多种不同的常规规划方案进行对比,验证了该协同规划方案的优越性.     

基于自适应虚拟阻抗的微电网控制策略研究

在低压微电网多逆变器并联系统中,逆变器等效输出阻抗一般呈阻性或阻感性,传统下垂控制方法会造成无功功率分配不均和系统环流.为解决该问题,提出了在传统电压电流双环控制环节引入虚拟阻抗,调节逆变器等效输出阻抗为感性,提高逆变器输出无功功率分配精度和抑制系统环流.为了进一步解决引入虚拟阻抗造成的系统电压降落,加入自适应控制,使虚拟阻抗值随着母线电压幅值波动在线调整,补偿逆变器输出电压参考值,减小母线电压偏差,提高供电质量.仿真结果验证了该控制策略的有效性..     

孤网运行微电网中混合储能管理与控制策略研究

对孤网运行风光互补微电网电压频率控制和混合储能功率分配问题提出了混合储能管理控制策略,该策略将混合储能中锂电池设定恒功率和压频电源两种模式,对超级电容器采用电压/频率控制。锂电池作恒功率电源时,根据发电预测和负荷预测结果平复系统波动;超级电容器则依据电压/频率控制补偿系统实时功率缺额,保障微电网稳定运行。为此在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,进行了孤网运行、能量分析、模式切换三次仿真,结果表明该策略正确。     

Stability Control of Smart Power Grids with Artificial Intelligence and Wide-area Synchrophasor Measurements

Abstract—Environmental concerns due to emissions from nuclear and fossil fuel based power plants have triggered widespread utilization of renewable energy-based small- and large-scale distributed generation technologies. These technologies have been transforming the energy market towards a deregulated and dispersed entity. To cope with these transformations, and ensure appropriate grid monitoring and control, the conventional power grids across the globe have been enduring a paradigm shift towards a smart grid that is empowered with cutting edge technologies. The operational stability of these emerging smart power grids necessitates sophisticated real-time monitoring and control technologies. This article analyzes various stability concerns in smart power grids pertaining to distributed generations and proposes novel methodologies for ensuring operational stability. The proposed methodologies entail real-time stability monitoring and stability control with the use of wide-area synchrophasor measurements and artificial intelligence methods. The efficacy of the proposed methodologies has been verified through simulation studies conducted on an IEEE 14-bus system. Results of this research validate the necessity of coordinated control for maintaining stability of smart grids incorporating distributed generation technologies.     

Performance Evaluation of a Control Strategy Developed for a Hybrid Energy System Integrated in DC-AC Microgrids

—Renewable energy is a promising technology to meet the future electricity demand of any country. However, output power produced by renewable energy sources varies intermittently according to the climatic conditions. Hence, interconnection of these renewable energy sources as hybrid energy system is a complicated task. In this article, a DC-AC microgrid structure is proposed to integrate different voltage-current characteristic renewable sources, storage units, local loads, and utility grids. A control strategy is proposed for the effective microgrid power management under grid connected and isolated modes. The proposed control strategy performs (1) prediction of the output power developed by the intermittent nature of renewable energy sources, (2) control of the primary sources, storage unit and utility grid, and (3) schedule loads on priority basis. Simulation studies have been carried out for the performance evaluation of the control strategy developed for the microgrid structure and the results are presented in this article.     

中低压微网系统动态时域仿真与分析

暂态仿真和稳定性仿真在传统电力系统分析时几乎很少同时用于解决同一问题,而在微网以及含分布式电源的配电网中二者的应用出现了交集,如何合理地选择这两种仿真方法成为了亟待解决的问题。为此,详细阐述了暂态仿真和稳定性仿真的一致性和差异性,对微网中各种分布式电源和储能系统进行建模,采用Matlab/Sim Power Systems作为暂态仿真工具,DIg SILENT作为稳定性仿真工具,在统一的微网算例上进行了大量的仿真测试。通过对仿真结果的比较分析,说明了二者的一致性和差异性,同时也给出了其各自的适用范围,对于理解微网内部的各种动态过程和选择合理的仿真方法具有一定的指导意义。     

孤岛下微网小信号稳定分析

详细的推导了孤岛下微网的微源和微网整体在稳定点线性化的小信号模型,对于微源,考虑功率模块中的频率和电压的下垂控制,因功率变化带来的频率和电压的调整,而线性的网络,考虑扰动对其节点电压影响,将频率和电压作为状态量得出孤岛下整体微网的小信号模型。对建立的小信号模型,一方面通过计算求取模型的系数矩阵的特征值来判断该微网的稳定性;另一方面通过Matlab/simulink搭建微网模型得到频率电压的时域仿真图判断该微网的稳定性;比较以上两种方法的结论得到本文的小信号模型合理性。给相关方面的研究以借鉴。     

风—光—水互补微电网的运行优化

在给出的风—光—水微电网结构的基础上,建立了含蓄电池在内的风光水互补发电优化运行模型。针对风电、光伏不可调度的特性,提出了一种通过起作用集算法对蓄电池进行充放电的控制策略,来达到削峰填谷效果,采用改进粒子群算法对微电网系统进行经济运行优化的方法。选取冬季典型日的风—光—水微电网进行了研究,在保证系统安全的基础上,以总的经济效益最高作为目标函数,分析结果表明了所提方案的正确性和有效性。