基于背靠背变流器柔性互联的微网群分层协同恢复控制策略

柔性多状态开关丰富了微网群拓扑构型的多样性，提升了其调控手段和故障恢复能力。但柔性互联方式改变了传统交流微网群的扰动传递模式，导致各微网单元间频率/电压解耦，从而给扰动下的频率/电压无差恢复及有功均分控制带来了新的难题。该文以背靠背变流器柔性互联微网群为研究对象，设计全新的集中–分布式混合的分层协同控制通信网络架构，分别基于一致性理论和功率平衡方程组推导并提出柔性互联微网群的分层协调控制策略。在该策略下，能够实现集群全网的频率/电压无差恢复和有功出力按容量比率均分的控制目标。该文分析该控制策略下柔性互联微网群的稳定性，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，验证控制策略的有效性。     

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。     

基于能量交换基站的岛屿微网群拓扑及其控制策略

文章分析了岛屿供电面临问题及微网群供电的可行性，提出了能量交换基站（energy exchange station， EES）的概念，基于EES探讨交直流微网群互联的拓扑结构，建立了不同控制策略下的微网功率缺额的计算方法，提出了一种基于EES的岛屿微网群的自适应控制策略。在MATLAB/Simulink上进行建模，对EES的2种不同工况进行仿真。仿真结果表明，所提出的拓扑结构及其控制策略能有效解决不同控制策略微网间能量传输问题，从而有效提高岛屿能源利用率。     

基于混合公共连接单元的柔性互联多微网结构与控制方法

多微网作为单一微电网的结构延伸与功能扩展,是消纳高渗透率可再生能源的重要方式之一。为解决交流互联多微网存在的扰动影响大、控制灵活性差等技术问题,提出多微网柔性互联统一接口——混合公共连接单元,该单元由交直流开关、电压源型换流器以及功率调节装置组成;设计混合公共连接单元的结构、连接模式与控制模式,构建多微网柔性互联结构方案,提出柔性互联多微网并网、孤岛与应急运行模式及其切换方法;建立多层协调控制架构,提出中心层、接口层与微网层控制方法。利用PSCAD/EMTDC搭建柔性互联多微网仿真模型,仿真结果,表明所提柔性互联多微网及其控制方法具有良好的稳态与暂态运行性能,不同模式下运行效果均优于指标要求。基于混合公共连接单元的柔性互联多微网是组织与协调高渗透率分布式电源运行的可行方式,适用于对稳定性与灵活性要求较高的多微网群。     

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD／EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。     

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。     

交直流混合微电网群分布式自治经济控制策略

为实现交直流混合微电网群在孤岛状态下的自治经济控制,提出一种基于离散一致性原理的分布式控制策略。该控制策略包含子微网控制与微电网群间控制2个层面。在子微网控制层面,通过在传统经济下垂控制中引入成本、频率、电压及无功分配的二次调整项,实现了子微网的自治稳定与功率经济分配;在微电网群间控制层面,通过构造基于成本微增量偏差值的换流站本地控制策略,并进一步引入基于离散一致性的二次调整项,实现了功率在不同子微网间的经济分配。2层控制策略相互配合,共同实现对交直流混合微电网群的分层–分布式自治经济控制。最后,基于所建交直流混合微电网群模型的仿真结果,验证了所提方法的有效性。     

微网群混合协调控制及功率管理策略研究

随着分布式风电、光伏间歇性电源在中低压配电网中渗透率的提高,多个微电网可能共存于一个区域配电网,因此包含多个微网间能量互济与协调控制的微网群技术开始引起广泛的关注。该文根据微网群的典型特征及控制结构,着重对离网运行下微网群的混合协调控制和功率管理策略进行了研究。在微网群孤岛协调控制中,采用主从与对等相结合的混合控制策略,将各微电网看作是由不同运行工况下多分段P/f特性曲线组成的单元,进而聚合得到微网群多分段P/f特性曲线,混合控制中主从控制与对等控制依据群多分段P/f特性曲线交替运行以实现功率的分散管理。最后基于PSCAD/EMTDC建立了微网群仿真模型对所提出的运行控制策略进行了验证。     

柔性直流互联孤岛微网群的分布式频率协同控制

柔性直流输电是解决多个微网集成聚合问题的最佳选择之一,但传统控制下,直流输电会导致微网间频率解耦,使微网间无法形成频率支撑。为此,以一致性理论为基础,提出一种全新的分布式频率控制结构,并设计了与之匹配的协同控制策略。在该策略中,通过微网间的接口换流站来实现微网间频率调控目标,并利用微网内分布式单元间的协作解决微网内频率恢复、备用容量精确分配等调控问题。控制策略在系统中的稳定性通过Lyapunov直接法进行了论证。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性和“即插即用”性能。     

光储VSG“源-网”自适应控制策略

针对光伏微电网扰动情况下动态性能和抗扰能力差的问题,提出一种“源-网”自适应控制策略。该策略基于“源-网”友好互动模式分析,在常规虚拟同步机(VSG)控制基础上,引入前馈解耦控制抵消线路功率耦合,解决了常规控制中功率交互影响加剧振荡的问题;应用模糊控制器实时调整虚拟参量,提升外部扰动下微网系统的自主调节性能。仿真和实验结果表明,所提方法将功率超调量和调节时间分别降低了83%和75%,将并网点电流畸变率和频率波动范围分别降低了3.42%和0.12 Hz,具有更好的系统动态性能和稳定性。     

微网紧急控制策略研究分析

根据微网保护与紧急控制的决策流程,分析了紧急控制策略表的生成。通过故障/扰动扫描,针对危及微网安全稳定性的待决策故障/扰动集,按照一定的规则制定或优选稳定控制策略,形成对应的策略表。通过参数收集、策略表生成,实现执行控制。最后以一个典型的微网为例,分析了主网故障、微网内部故障快速清除(功率越限)、微网内部故障未快速清除(功率越限)三种典型故障,进而生成了典型的紧急控制策略表。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

应对微网群大规模接入的互联和互动新方案及关键技术

在国家能源转型背景和规划下,微网大规模接入已逐渐成为趋势,这不仅需要解决电网结构和运行对大规模微网接入的限制,而且需要解决大规模微网的互动机制,提升微网运行控制的柔性和经济性。针对微网群大规模接入问题,综合目前国内外解决方案和研究进展,提出了微网群互联和互动新方案,并对其中涉及的关键技术和难点的国内外研究进行了综述和分析,最后设计和分析了大规模微网群互联互动的典型案例。结果表明,通过多微网间能源互联互补,不仅能够实现微网之间相互支撑,互为备用,提高系统可靠性,也在更大范围实现了能源互补,使微网群更加有效地提升辅助服务,并参与到多种形式的电力市场中。     

基于无源控制的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

为了提高直流微网中双向并网变换器的动态性能并改善直流母线电压易受微网内部功率波动的影响,提出一种基于无源控制的虚拟惯性控制策略,即内环为无源控制,可实现对电感电流期望值的良好跟踪,外环为虚拟惯性控制,用于增强直流微网的惯性,提高直流母线电压的稳定性。通过建立小信号模型分析双向并网变换器采用所提控制策略时的性能与稳定性。仿真与实验结果表明,与基于PI控制的传统虚拟惯性控制策略相比,采用所提控制策略时的双向并网变换器受到负载扰动时,电压波动幅值减小5 V左右,具有更加良好的动态性能,同时还可有效提高直流微网的惯性。该策略同样可推广到直流微网中其他类型的变换器控制中。     

柔性互联微网模式紧急切换平滑控制策略

微电网与柔性多状态开关构成的柔性互联多微网是构建以分布式电源为主的新型配电网的主要途径之一。为解决互联微网紧急状态下模式切换产生的冲击,提出微网和柔性多状态开关协调控制的平滑切换策略。分析功率调节、过渡状态、紧急控制3个阶段的特点,提出微网储能自适应下垂系数控制方法,解决切换时延过程源荷失衡造成的电压与频率稳定问题,提出协同相角补偿-协同控制切换-预同步的柔性多状态开关平滑切换方法,平抑切换瞬间柔性多状态开关初始相角和控制方式突变造成的冲击。利用PSCAD/EMTDC建立柔性互联微网仿真模型,验证所提策略可有效抑制微网模式紧急切换冲击,实现微网的持续安全稳定运行。     

微源并网逆变器下垂控制策略的改进研究

针对下垂系数大难以保证微电网稳定性,下垂系数取值小则反应速度慢的不足,提出了一种基于类似磁滞曲线的非线性下垂特性的逆变器下垂控制策略,通过实时改变下垂系数,提高负荷功率分配精度,有效抑制电微网频率和电压的大幅度波动,改善系统稳定性;并通过在功率控制环节中增加前馈环节进一步提高微电网稳定性.建立了简化的逆变器接口的微网小扰动分析数学模型,仅考虑功率环等慢动态过程.各微源接口先在各自本地坐标轴上建模,然后通过网络方程将各微源接口和负荷变换到统一旋转坐标轴,最后将方程线性化得到微电网小扰动分析模型,分析了下垂系数和前馈环节对微电网小扰动稳定性的影响.采用PSCAD/EMTDC搭建了基于此控制策略的微电网仿真模型,仿真结果验证了此控制策略的有效性.     

基于功率交互及动态分配的多储能单元控制策略

为了提高微网中储能系统的稳定性,充分发挥其功率松弛作用,提出基于功率交互及动态分配的多储能单元控制策略。首先,依据荷源功率差确定系统工作模式,并将储能主导模式进一步划分。在此基础上,提出储能单元间的功率交互控制,控制临界单元在不影响系统正常功率平衡前提下进行反向功率流动,使其荷电状态向稳定运行区间恢复;然后,针对交互修正功率及系统总功率的分配问题,提出计及可充放电量及极限功率的功率动态分配策略,优先按照各单元可充放电量比例进行分配,同时引入分配比例修正环避免既定分配策略导致的功率超限情况。最后,将所提控制策略应用于直流微网进行仿真,结果表明该策略能够实现临界储能单元荷电状态自恢复、系统总功率自分配的功能,进而提高储能系统的可靠性和灵活性。     

基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制

在直流微电网中,传统下垂控制存在功率均分和母线电压控制不能同时兼顾的矛盾。针对这一问题,研究了带阻性负载直流微网系统,提出基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制策略。该策略包括一次、二次和电流一致性控制。引入输出电容电压反馈构成一次控制,参考电压补偿和下垂系数修正构成二次控制。各分布式电源间仅相邻变换器交换电流信息,通过电流一致性迭代控制和一次、二次控制结合,在保障输出功率均分的同时,消除了直流母线电压偏差。为验证该策略的控制有效性,对系统进行小信号建模理论分析,分析控制参数变化对系统稳定性的影响,最后进行了仿真验证。理论分析与仿真结果表明,该控制策略在微网结构改变时,也能保证系统稳定,自适应完成直流微网功率均分和母线电压控制目标。     

计及供热区域热惯性的多微网调度策略

冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)型微网可实现能量的梯级利用,提高能源利用率。建筑物的热惯性以及微网间的功率交互会对多微网系统的经济调度产生重要影响。针对含冷热电联供系统的多微网,首先建立了考虑供热区域热惯性及微网间功率交互的多微网经济调度模型。该模型以多微网系统经济性最优为目标,考虑了微网间的功率交互,并增加了散热器散热量作为控制变量,将传统热负荷平衡约束转化为室内温度满足人体舒适度要求。之后通过算例分析比较了不同运行方式下,微网中微源的运行情况和多微网系统的经济性。结果表明,综合考虑供热区域热惯性以及相邻微网间功率交互会改变微网中各微源的出力,提高多微网系统的经济性。