基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

利用电能路由器的配电网电能质量控制

文中提出了利用电能路由器隔离高压侧和低压侧电能质量扰动的传播,进而治理配电网电能质量问题的方法。首先给出了基于电力电子变压器的电能路由器主电路拓扑结构,分析了其工作原理并设计了面向有源配电网的电能路由器并网控制策略。其次分别设计了抑制电能路由器高压侧电压畸变向低压侧传播,以及低压侧负载突变与谐波对高压侧影响的控制策略。最后通过PSCAD仿真验证了所提出方法的正确性和有效性。结果表明,所提出的控制策略在保证电能路由器原有的能量分配传递,电压隔离变换功能的同时,可有效隔离高压侧和低压侧电能质量干扰的传播,为电能路由器的研究和实际应用提供了新的思路。     

电能路由器相关技术研究现状与展望

为了应对以绿色节能为目标的能源体系变革后的供需变化,作为能源互联网中的核心设备,电能路由器在工业界和学术界受到越来越多的关注。电能路由器一般认为由综合应用模块、运行控制模块、通信模块和物理模块组成。文章对电能路由器的相关技术--电力电子变换技术、实时通信技术、端口即插即用技术、能量管理技术等的研究现状进行分析总结,并对其在未来能源互联网中的发展趋势以及可能面对的挑战进行了展望。     

串并联架构区域电能路由器柔性运行与功率流控制策略

电能路由器是能源互联网的核心设备,是下一代智能电网的重要标志.受拓扑架构限制,传统区域电能路由器存在带载能力有限和无功功率无法柔性运行的缺点.为此,该文拟构建一种串并联架构新型区域电能路由器,通过增加一条并联能量流动通道,突破传统路由器100％能量传输和无功功率刚性运行的双重界限.对串并联架构路由器的功率流柔性运行机理进行分析,给出其在不同运行模式下功率流的计算方法,以揭示路由器系统的运行规律.为实现对能量的主动控制,提出一种双自由度功率流柔性控制策略,分别控制交流电网输入电流幅值和输出交流母线电压相位角的自由度,从而灵活配比交流电网与直流母线之间的有功功率以及串、并联变换器之间的无功功率.在不增加系统容量和交流输入配电网的情况下,可实现有功功率最大允许量为200％ 及无功功率最大允许量为120％ 的传输目标,为路由器实现大功率能量柔性传输提供了设计思路和解决方案.     

一种以电能为中心的绿色复合型能源网设计

大气污染防治已迫在眉睫,清洁能源的综合高效利用越来越受到重视。国网客服中心南北园区根据建设规划和能源实际需求建立了以电能为基础的能源供给体系。依据国网客服中心南北园区能源供给体系,提出了一种以电能为中心的“绿色复合型能源网”。绿色复合型能源网从冷、热、电等孤立系统整合为利用电能为标识能源的流动网络,实现了对区域内能源生产、储运、供给、控制4个环节及全生命周期进行优化运行及综合能效管理;能源网系统以能源高效利用为基准,以能源供需双向互动为目标,以电能为中心,依靠以智能电网技术为支撑的含多种分布式能源相结合的能源网络,通过能量控制、能效优化等技术,实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用。     

户用微能源网并网策略

结合智能配电网需求侧多能互补的发展现状,提出并定义了户用微能源网的概念;在分析国内外分布式发电及微网并网约束的基础上,提出了对等控制、时间配合的户用微能源网并网控制策略,介绍了实际开发运行的户用微能源网并网装置的功能、结构及运行示例。     

基于能量平衡的电能路由器综合控制技术

电能路由器由多级电力电子变换单元组合而成,利用各级单元之间的能量传递关系实施综合控制可以提高电能路由器内部直流母线电压的瞬态性能,进而提高电能路由器的瞬态性能。本文首先建立电能路由器的能量模型,然后建立两条不同时间尺度的能量支路,根据其中的能量平衡关系分别设计了控制两级母线电压的能量平衡控制器,同时根据拓扑中各个级联模块之间的能量关系设计了用于级联模块的均压控制器。之后,对于实际系统中无源器件的参数差异对控制模型的影响进行分析,最后给出了基于能量平衡关系的电能路由器的并网运行综合控制策略。仿真结果证明了所提能量平衡控制方法的有效性,并分析了两级母线电容值变化分别对各自母线电压瞬态值的影响,说明采用能量平衡控制可以减少母线电容的设计余量。实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性。     

基于分布式电源的能源路由器设计研究

随着大量的分布式电源接入电力系统中,逐渐改变着传统电力系统的结构和运行模式。能源互联网作为未来电网发展的必然趋势,日渐受到政府和专家的重视,成为了当前的研究热点问题。作为能源互联网关键接口设备,能源路由器具有统一电能接口和通信接口的特点。设计了一种基于分布式电源的能源路由器结构设计。将能源路由器划分为核心控制通信部分和能量传输部分。主要针对能源路由器的能量传输部分进行了全面分析设计,通过构建直流交流双母线动态互动的方式来实现供电的高效、稳定和节能的目的。针对能源路由器的电能传输部分进行了建模与仿真。通过仿真结果验证系统的交流侧和直流侧供电稳定性和电能质量满足目前分布式接入和电力系统运行电能质量的要求。     

终端电能路由器能量管理策略研究

为缓解能源压力,减少环境污染,终端用户使用分布式电源的比重逐年增加.提出一种终端电能路由器拓扑,提供多类端口,可以灵活方便地接入光伏、储能、交流负荷以及不同电压等级的直流负荷;给出了系统控制策略和能量管理策略,实现并网运行模式和独立运行模式的统一控制,并将终端电能路由器运行状态划分为5种,实现了5种运行状态的灵活切换....     

基于交直流混合微网构架的电能路由器

研究了一种基于交直流混合微网构架的电能路由器,分析了其工作模式,并设计了相应的控制策略。对集成了分布式电源和储能单元的电能路由器系统,在并网和孤岛两种工作模式下进行了仿真研究,验证了本方案的有效性和可靠性。此外,通过在逆变器和储能单元控制回路中引入功率前馈补偿验证了通信机制在电能路由系统中的重要性。研究结果表明,电能路由器可以有效整合各种分布式电源,是一种有前途的可再生能源利用方案。     

基于切换系统理论的终端能量路由器能量路由控制方法研究

终端能量路由器是能源互联网中一种重要的能量路由设备,构建其能量路由拓扑的最有效途径是采用基于电力电子变流技术的固态变压器。能量路由拓扑确定之后,能量路由控制技术直接决定着其运行特性。针对终端能量路由器能量路由的混成系统特性,使用基于混成系统理论的切换系统理论进行终端能量路由器能量路由控制。首先详细分析了终端能量路由器能量路由拓扑结构、工作原理。然后,深入分析了能量路由器能量路由的切换系统行为特征,建立了其切换系统模型。其次,结合空间矢量脉宽调制技术提出终端能量路由器多模态切换控制方法。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台搭建模型验证所提控制方法的有效性。理论分析和仿真表明,该方法充分考虑了终端能量路由器运行过程中离散变量与连续变量的相互作用,具有切换时间短、切换过程平稳的特点,从而优化了动态调节特性,提高了控制跟踪速度和控制精度。     

基于电能路由器的配电网稳定运行与故障恢复分层能量优化

为了解决目前基于电能路由器(EER)的配电网能量优化普遍缺乏对故障恢复的研究及能量路由损耗过大的问题,同时考虑稳定运行与故障恢复2种工况,提出了一种基于EER的配电网分层能量优化策略,其包括下层局域电网(E-LAN)内的能量优化以及上层广域电网(E-WAN)内的能量路由优化.对于稳定运行工况,提出了以最小化运行总成本为...     

基于能源路由器的隔离双向DC-DC变换器研究

介绍了隔离双向DC-DC变换器的工作原理,分析系统容量与连接电抗之间的关系,给出高频变压器的参数选择设计方案。结合该变换器的控制特点以及蓄电池充放电的要求设计出有效的移相控制策略。在PSCAD中建立仿真模型,分析该变换器作为能源路由器的一部分在各种工况下的运行状态。仿真结果验证了设计方案的正确性和可行性。搭建了一套样机,在样机上得到了较为理想的实验波形。     

基于通用电能路由器的微电网架构及其控制方法

在中压直流作为电源的交直流混合微电网中,低压公共交直流母线为多变流器的接入提供了稳定电压。微电网通过配置电能路由器,构建低压交直流母线电压,在保障交直流系统故障隔离的前提下,可实现交直流系统功率的双向传输,提升了新能源的消纳,同时还可提高混合微电网的运行可靠性。文中提出基于通用电能路由器单元的低压微电网系统拓扑,设计了电能路由器的端口配置及控制模式,优化了电源与电网的接入,通过多机并联控制策略,有效解决了多电源并联运行稳定性问题,研究了变换器的电压一次调节、二次调节及微电网控制模式快速转换的控制方法,可有效丰富配电网的运行方式,优化光伏、风电等新能源的消纳路径。     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略

随着综合能源系统逐渐向智能化、清洁化、去中心化转型,发用电一体的产消者应运而生。为实现综合能源系统可再生能源的充分消纳,提高各主体的交互效益,提出基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略。首先,建立基于社区合作博弈嵌套的综合能源运营商与能源社区主从博弈模型,运营商以最大化自身效益为目标制定分时电价、热价并传递给能源社区。能源社区响应运营商的电热决策,以消费剩余最大为目标制定与其他社区的交互策略,确定购能需求并传递给运营商。其次,为降低综合能源运营商碳排放,充分消纳各运营商的资源剩余,建立多综合能源运营商的纳什谈判模型。然后,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将模型进行转化,并利用McCormick法进行凸松弛。最后,采用交替方向乘子分布式算法对模型进行求解,通过算例验证了所提策略能够有效提升各主体交互效率、降低综合能源系统碳排放、提高各主体效益。     

基于复杂网络的电-气-热综合能源系统健壮性分析

随着综合能源系统网络规模的不断扩大以及耦合程度的不断加强,对其结构的稳定性和运行的安全性提出了更加严格的要求,为此将复杂网络理论运用到综合能源系统的静态结构与健壮性分析中。利用NetworkX对系统进行网络拓扑建模并调用G. degree、nx. betweenness_centrality(G)、nx. average_clustering(G)等算法计算其网络特征参数,在此基础上进一步分析计算结果,研究综合能源系统的无标度与小世界等复杂网络特性。引入网络破碎度、连通因子、供能效率比3个分析指标,模拟系统受到7种不同模式的破坏,通过观察不同故障下电-气-热综合能源系统的网络破碎度、连通因子、供能效率比的变化曲线,综合分析系统在不同故障下的健壮性并对系统中的脆弱环节进行识别,研究成果为建设更可靠的大规模综合能源系统网络体系提供了参考和决策支持。     

基于纳什谈判的区域综合能源系统运行优化

基于能量路由器(energy router,ER)和公共母线的区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES),既实现了电、热、冷等多种能源互补,也实现了区域内多个综合能源系统之间的电能互济。为提高调度的灵活性,综合能源系统同时考虑了2种热能存储方式:储热系统以及热电联供型光热电站内部储热环节。针对该系统,建立基于电能互济的区域综合能源系统运行优化模型,目标函数为最小化系统的运行成本。与非合作模式相比,综合能源系统之间的电能互济能够降低系统运行成本和CO2排放量。为保证区域综合能源系统联盟的利益在联盟参与者之间公平分配,提出纳什谈判方法。最后针对在初始联盟建立后,新系统在运行期间加入初始联盟构成新联盟的情况,提出新联盟的运行优化模型。算例仿真验证了所提运行优化模型的可行性和有效性。     

基于鲁棒随机模型预测控制的园区综合能源系统两阶段优化

可再生能源发电与负荷的不确定性给园区综合能源系统的安全准确调度带来了巨大挑战,为了提高系统调度的准确度和运行经济性,提出了一种基于鲁棒随机模型预测控制的两阶段优化调度策略.该模型考虑到园区综合能源系统中负荷预测误差分布的规律性和可再生能源出力波动的概率分布难以准确刻画的特点,分别利用随机优化和鲁棒优化处理负荷侧和发电侧...