基于混合储能实时控制的峰谷平时段微电网 PCC点功率调度策略

摘要： 微电网因其自愈能力和网内储能装置的存在,使其不仅能保证在孤岛时稳定运行,同时还在并网时通过合理的调度及控制策略使微电网具备一定经济效益。以并网微电网PCC点功率的调度策略为研究对象,对微电网及控制结构进行了分析;在峰、平、谷时电价下制定了微电网与配电网交换功率,即PCC点调度策略,并考虑到预测误差的存在,基于小波包分解制定了混合储能各自跟踪调度误差的充放电指令,通过PQ控制策略实现功率实时控制。通过算例分析验证了策略的正确性与有效性。     

基于储能剩余电量预估的微电网切负荷策略

当长期运行于并网状态的微电网转为孤岛运行时,若微电源和储能元件容量不足以保证微电网内所有负荷的正常供电,为最大限度地保证重要负荷供电不中断,需要切除微电网部分负荷。本文提出一种基于储能剩余电量预估的微电网切负荷策略,根据微电网孤岛运行期间微电源发电功率和负荷用电功率的预测值,对储能装置储电量进行预测估计和比较分析,按照微电网实时功率平衡原则和负荷分级体系,优化确定不同级别负荷的投切时刻,以保证微电网内重要负荷的持续供电和其余各级负荷停电时间最短。建立基于该切负荷策略的算例微电网仿真系统,仿真结果表明此策略的正确性和有效性。     

基于混合储能的直流微电网孤岛运行控制策略研究

分布式能源越来越受到人们的重视,但由于分布式能源发电的不稳定性特点,也加大了大电网的波动风险。微电网能够弥补分布式电源的缺点,减轻大量入网对电力系统的影响。由于微电网运行中,负载不断变化导致母线电压波动,因此维持母线电压稳定,将有利于微电网平稳运行。为提高微电网的经济性与可靠性,采用锂蓄电池-超级电容混合储能系统,并针对混合储能系统的直流微电网孤岛运行策略进行研究。根据微电网储能系统、锂蓄电池储能和超级电容器储能等基本原理,针对孤岛运行模式下微电网母线电压波动及储能系统运行性能下降的问题,设计了一种基于混合储能的直流微电网孤岛运行状态下的控制策略。用电压电流双闭环的储能系统控制方式,以DC-DC变换器进行功率分配,锂蓄电池对低频部分功率进行补偿,高频部分功率由超级电容器补偿。同时该混合储能系统能有效减少锂蓄电池充放电变化,避免过充过放现象的发生。通过Matlab/Simulink软件搭建仿真平台进行仿真模拟,证实了所设计的控制策略在稳定母线电压,避免蓄电池频繁充放电及过充过放现象中具有良好的优化作用。     

基于频谱功率分配的微电网微源容量优化配置

光伏等新能源发电具有波动性,将其与可控发电装置或储能等可控微源相结合以微电网的形式发电,可减小功率波动对电网的影响。针对含光伏的独立型微电网,对其中微燃机和储能进行协调容量优化配置,通过对微电网的净负荷进行频谱分析,并考虑微燃机与储能对负荷波动的响应特性,利用优化频域分频点的方法确定微燃机与储能的功率分配策略,根据此功率分配策略,计及储能和微燃机的运维成本及储能的循环使用寿命,将分频点和电源容量作为优化变量,建立了以年综合成本最小为目标的双层优化配置模型。算例结果表明,合理的分频点可使储能与微燃机的容量配置更为经济,并可提高储能的循环使用寿命和降低微燃机的运行成本。     

微电网功率波动快速平抑控制策略研究

针对提高微电网电能质量的需求,提出一种快速平抑微电网功率波动控制策略。该策略利用改进的滑动平均算法对负荷进行预测,利用经验模态分解法快速分析功率波动量并对储能系统给出平抑功率波动的控制指令。通过实例进行仿真分析,结果表明:该策略通过快速对储能系统充放电实施动态控制,可有效平抑微电网的功率波动,明显改善微电网的电能质量。     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层...     

计及制冷负荷柔性调节的微电网两阶段优化运行模型

制冷负荷参与运行调控可以有效降低微电网供能压力和新能源波动偏差。以空调为例建立优化调控模型,提出了一种计及制冷负荷柔性调节的微电网两阶段优化运行模型。第一阶段以运行成本最小化为目标,建立微电网多能设备协同优化模型,优化制冷负荷、储能设备、柴油发电机等设备运行策略与电网购电方案。第二阶段以新能源波动平抑成本与剩余波动偏差最小化为目标,建立含制冷负荷、储能装置等多类型资源调节响应特性的新能源波动功率平抑模型。以三栋商业楼宇与风光柴储组成的微电网系统来验证所提模型的有效性。仿真结果表明,通过制冷负荷优化调控,可以在不影响用户用能满意度的前提下提升微电网运行的经济性,降低新能源波动功率,整体可使微电网总运行成本降低3.3%、新能源波动偏差功率减小约61%。     

光储微电网功率优化方法及协调控制策略研究

光储微电网作为一种友好发电模式具有平抑网侧功率波动、光伏发电产能趋稳以及可调度性等优点,是实现“源-网-荷-储”系统稳定运行和可再生能源充分消纳的优选方案。围绕光储微电网功率优化与灵活运行提出了组件级配置方案和协调控制策略,进一步释放光伏发电潜力以及促进储能单元高效运行。首先,针对光伏组件失配导致的“木桶效应”及储能变换器效率低的问题,分别配置组件级光伏功率优化器和储能部分功率变换器,实现太阳能和电能最大化利用。其次,讨论光伏阵列和储能单元在并/离网工况下多种模式切换,考虑微电网各单元间功率动态平衡,提出一种光储微电网协调控制策略,实现各单元在不同控制模式之间平滑切换及功率自主分配。最后,利用Matlab/Simulink搭建30kW光储微电网仿真平台,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

基于VMD-STFT提升源-荷互动可靠性的混合储能优化配置

针对独立微电网内源-荷供需量不平衡问题,文章在孤岛状态下的微电网需求侧添加了功率型和能量型相结合的混合储能系统。对微电网内满足功率平衡约束的净负荷功率序列信号使用变分模态分解法(VMD)进行混合储能的优化配置,利用中心频率法结合皮尔逊相关系数(Pearson)确定最优的分解层数,对分解结果采用短时傅里叶变换(STFT)进行时频分析,得出各分量的模态混叠情况,再根据不同类型储能的充放电频率响应特性进行高、低频功率的重构和分配;对分配结果采用可靠容量计算方法配置储能系统的额定容量和功率,计算配置总成本,并以储能元件的荷电状态(State of Charge,SOC)为依据,衡量系统的供电可靠性。通过对比使用经验模态分解法(EMD)和传统一阶低通滤法的研究结果,VMD分解方法能够有效克服EMD的模态混叠现象,同时提高系统配置的经济性及供电可靠性。     

直流微电网储能装置双向DC-DC变换器参数自适应反步控制

储能装置是支撑微电网灵活运行的关键.包含储能装置的直流微电网高度电力电子化,呈现强非线性特征,且系统参数时变.针对分布式电源功率波动引起的孤岛型直流微电网母线电压波动问题,采用蓄电池作为系统功率平衡装置,基于参数自适应反步方法设计了储能装置充放电控制器.首先,基于戴维南等效模型建立了蓄电池和Buck/Boost变换器组...     

抽蓄联合全可再生能源孤岛微网配置优化模型

针对全可再生能源孤岛微电网中的源荷功率平衡问题,研究基于抽水蓄能快速启停和强调节能力的风-光-抽蓄联合孤岛微电网电源与储能系统容量配置多场景鲁棒优化方法。针对海岛负荷需求特性及可再生能源、抽蓄资源分布特性,研究了适用于海岛的包含风、光、抽蓄和蓄电池组的孤岛微网拓扑结构模型;考虑海岛抽水蓄能及蓄电池电能储放特性、可再生能源出力不确定性以及岛内负荷需求不确定性,研究了微网功率协调优化方法,建立以孤岛微网成本最小为目标的容量配置鲁棒优化模型及其求解算法。以某海岛的实际负荷需求及可再生能源发电资源数据为基础的仿真结果表明,文章所提出的抽蓄联合孤岛微电网的容量优化配置方法,在实现经济性目标的同时,可以有效地提升可再生能源利用率和微网在多种场景下的运行可靠性。     

A distributed optimization strategy for an island microgrid with price incentives

本文提出了一种基于多代理系统（multi-agent system,MAS）的孤岛微电网（microgrid,MG）实时经济调度分布式优化策略,其中孤岛微电网由发电供应商、电力用户和储能运营商等多运营主体组成。该策略考虑了电力用户参与电价制定的权利,经过系统内部多运营主体共同议价决策出电能交易的出清电价和交易电能量,实现了微电网内供需功率平衡。为保护交易过程中各运营主体的内部隐私权,模型采用了异步交替方向乘子法对联盟效益最大化模型进行求解。仿真结果验证了该策略的有效性。     

基于功率交互和充放速率优化的交直流混合微网控制策略研究

针对具有间歇性和波动性的风光分布式微源,为保证微电网电能质量具有较高的可靠性和稳定性,建立具有燃气轮机和混合储能系统的交直流微网结构并提出一种新型的功率分配策略,可增强微网孤岛运行的灵活性。该控制策略将系统总功率差额进行滤波后采用蓄电池承担负载瞬间波动功率的低频分量且对其功率吞吐速率进行优化控制,蓄电池并维持母线电压的稳定;超级电容提供其差值功率,同时系统能量平稳后由蓄电池承担超级电容产生能量的盈亏,时刻维持其电压初始状态,实现储能间的功率交互并且可有效降低对其配置设备容量的要求。分析混储系统无法长期运行时与燃气轮机的协调控制情况。最后,通过Matlab/Simulink混合储能交直流微网的算例仿真,验证所提能量管理方案的可行性和控制策略的有效性。     

基于功率分层的孤岛直流微网协调控制策略

文章提出一种改进型功率分层协调控制策略,该策略利用荷源功率差信号代替母线电压信号作为切换条件,使孤岛型光储直流微网系统能够在不同运行模式间平滑切换,从而实现微网内部功率的动态平衡,保证不同工况下均存在以电压特性运行的松弛终端给直流母线提供电压支撑。通过下垂控制实现并联型储能系统按照实时功率调节能力决定自身出力,有效避免储能系统的过充过放,并引入二次运行控制环节解决了储能单元功率分配超过最大充放电功率引起的系统失衡问题。最后通过Matlab/Simulink平台在不同工况下实现该策略,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与优越性。     

计及限流—储能协调控制的高渗透率微电网故障穿越能力探讨

高渗透微电网在短路故障时的应对机制及暂态性能将对配电网的运行产生重要影响,确保故障下微电网与配电网的安全可靠运行具有极强的理论和现实意义。解析了不同故障位置下微电网的应对处理机制,并提出了一种结合故障限流器与储能装置的协调控制理念,以期使高渗透微电网在无需孤岛运行时实现故障穿越,在应转为孤岛运行时实现平稳过渡。在此基础上,针对国内外的相关研究现状开展了概述及分析,并以某微电网系统范例为具体对象,验证了限流-储能协调控制在强化微电网暂态性能的有效性和可行性。     

Research on optimal confguration of hybrid energy storage capacity for wind-solar generation system

储能系统可以有效解决微电网中分布式可再生能源特别是风光互补发电的间歇性、波动性以及“源”与“荷”错位的问题。不同储能技术在响应时间、容量规模、技术成熟度及成本等方面各有特点,两种或多种储能技术耦合将可以更有效地满足用电系统的技术性和经济性的要求。针对电力用户对分布式可再生能源的利用情况,本文提出一种由压缩空气储能、锂电池和超级电容器组成的混合储能系统,建立了三种储能的数学模型,针对其不同的特性,提出了基于二次移动平均滤波的储能系统功率分配方法和基于连续性运行的容量优化配置方法。基于某个实际的用户负荷进行了案例分析,得到了混合储能系统的功率和容量配置结果,并分析了其运行特性。研究表明,在分布式可再生能源微电网中,多种储能技术耦合既能充分发挥每种储能的优势,又可以通过相互配合弥补各自的劣势,这对于可再生能源的充分利用和满足用电负荷的严苛需求具有重要的作用和意义,在分布式能源利用领域具有较好的工程应用前景。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

并网型直流微电网协调控制策略

大量的电力电子装置接入直流微电网中,降低了系统的惯性,因此需要设计微网内功率的控制策略,以保证母线电压不发生严重波动甚至崩溃。提出了一种基于光伏、储能、联网单元的并网式直流微电网协调控制策略。以母线的简化电路为基础,分析了直流母线电压与功率平衡的关系;划分系统的4种工作模式和运行状态,据此对母线电压进行分层,并设计了基于对等控制策略的联网变流器、储能单元和光伏控制方案。仿真结果表明,该控制策略能够在微电网内出现功率不平衡时,将母线电压波动控制在额定电压的±10%以内,且下垂控制使相关设备具有即插即用的功能,实现了设备层和系统层在无通信条件下的协调配合。     

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。     

基于孤岛模式直流微电网稳定性控制策略

文章针对不同类型的微电源,在孤岛运行时对负荷变化敏感、抗扰动能力弱等问题,提出对本地节点电压和母线电压的分段控制策略。分析了直流微电网的动态运行特点,并据此设立电压的稳定性阈值。以随机性输出电源和储能设备作为互补性单元,与确定性可控电源在不同暂态状况下共同对系统电压进行协调控制,实现其离网状态功率的平衡恢复及整体稳定。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果表明了此控制策略的有效性。