基于直流配电与直流微网的电气节能研究

分布式可再生能源/清洁能源(特别是可再生能源发电)的推广应用,以及用户终端负荷特性的变化(特别是电动车充电),为传统大电网带来了巨大的挑战,能源互联网作为未来可能的能源可持续发展解决方案正逐渐成为研究的热点。鉴于直流配电以及直流微电网的自身优势,必将是微电网、未来能源互联网的重要形式之一,也是电气节能的重要研究方向和发展趋势。本文从工程应用驱动角度,基于能源互联网思维,探讨计及电动车充电的智能建筑、能耗高发展快的数据中心等典型应用的直流微电网方案;此外,还给出了在农业汲水灌溉、海岛/海上油气平台海水淡化等具有广阔应用前景的光伏/风光互补泵站直流微电网方案。为节约能源、降低碳排放、高效利用可再生能源提供技术支撑,为电气节能提供技术支持与工程应用参考。     

高可再生能源渗透率海岛微电网运行控制

在对国内外微电网示范工程进行调研分析的基础上,对在山东省长岛县开展的35 kV海岛微电网示范工程建设目标、方案进行阐述。针对系统中高可再生能源渗透率以及分布式电源多点分散接入的特点,设计了微电网示范工程并网/孤岛运行控制策略,并对微电网中多类型混合储能系统的运行管理策略进行研究。基于所开发的海岛微电网运行控制策略,开展了微电网并网/孤岛运行试验研究,设计微电网分别运行于并网模式、孤岛模式、并网转孤岛模式以及孤岛转并网模式,并对各模式下的运行曲线进行深入分析。试验研究表明,所提出的35 kV微电网工程建设方法及其运行控制策略是切实可行的,可以实现海岛电网在并网、孤岛2种模态中的稳定运行及模式平滑切换,保障了海岛丰富可再生能源的最大消纳,为海岛居民提供绿色、稳定的电力供给。     

直流微电网关键技术研究综述

微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网,直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。该文首先对国内外学术界和工业界在直流微电网领域的相关技术和实验系统研究现状进行梳理;然后,从技术角度对直流微电网拓扑结构、优化规划、运行控制、保护及通信等几个方面进行了分析归纳;最后从交直流混合微电网、交直流混合配电网以及能源互联网等方面展望了直流微电网的发展和应用前景。     

直流微电网相关技术研究综述

随着“碳中和、碳达峰”的提出,可再生能源发电占比快速上升。分布式能源发电和微电网技术是促进实现双碳目标的重要途径,与交流微电网相比,直流微电网具有组网灵活、可高效接纳风电、光伏等发电单元以及灵活配置储能单元等优点。然而,由于分布式能源发电的随机性和间歇性以及大量电力电子变换器投入到微电网中使用,会对直流微电网中的母线电压稳定与电能质量造成严重影响。本文围绕这两方面问题阐述了当前直流微电网领域的一些研究方法与进展,详细论述了直流微电网的结构、混合储能系统的控制策略、谐波治理及直流微电网的优化控制与前景。最后,对直流微电网未来的发展趋势做了总结和展望。     

基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制

对于以可再生能源发电为主的微电网系统,直流微电网以显著优势成为新的研究热点。针对目前已有直流微电网控制的不足,采用了基于直流母线电压信号（ＤＢＳ）的协调控制策略,简化了控制结构,避免了通信线路的建设;完善了系统结构,加入对微型燃气轮机的控制;对直流微电网的运行模式进行了分析,设计了各分布式电源的优先级别和输出特性,实现了运行模式之间的平滑切换;最后在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网仿真模型,对其在各种运行状态进行了仿真验证,结果表明所采用的控制方法能够实现直流微电网的协调控制。     

计及需求响应的海岛微电网群优化运行研究

在海岛可再生能源替代与电动汽车技术大规模应用的背景下,为解决偏远海岛居民的用电需求,提出了计及需求响应的电动汽车接入海岛微电网群的优化方法。首先,根据实际监测数据集对电动汽车充电行为建模,对比多种分布形式的联合评价和指标,得到拟合较好的概率分布函数。其次,选取多个海岛构成低碳化海岛能源系统,在考虑可再生能源渗透率和用户满意度的前提下,建立了以海岛微电网群的经济性和环保效益最优为目标的微电网群优化模型,利用蜘蛛蜂优化(spider wasp optimization, SWO)算法求解。最后,以浙江某海岛群为例进行验证,算例结果表明,所提海岛微电网群优化模型能够在满足可再生能源高渗透率的场景下,有效降低系统成本,更具经济性。     

中国分布式能源并网对配电网的影响（下）

正直流微电网是由直流构成的微电网,是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。三、提高分布式能源并网可靠性的策略(一)直流微电网研究1.直流微网概念直流微电网是由直流构成的微电网,是未来智(续)     

含混合储能的微电网能量管理系统控制策略

可再生能源输出功率具有随机性与间歇性的特点,利用含储能装置的微电网可以有效平抑可再生能源输出的波动。本文提出了一种含锂电池与超级电容器组成的混合储能系统的微电网能量管理系统控制策略。该系统通过对可再生能源和储能设备运行状态的实时判断,调整混合储能系统的运行方式,实现可再生能源分布式接入时功率输出的平稳,并控制微电网与大电网交换功率的稳定,在此基础上尽可能延长混合储能设备的循环寿命,节约可再生能源(或微电网)的运行成本。采用Qt Creator语言编写能量管理系统程序,应用于实际微电网中运行,验证了该能量管理系统控制策略的可行性。     

电能路由器系列标准解读

一、引言 能源互联网是以互联网理念构建的新型信息+能源融合的"广域网",以大电网为"主干网",以微电网、分布式能源、智能小区等为"局域网"为构架组成,实现以开放对等的信息+能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度地适应新能源的接入,其发展趋势是基于分布式可再生能源的智能微电网,具有变换环节少、系统效率高、度电成本低等优势.     

南方电网多能互补海岛微电网综述及展望

海洋强国战略推动了我国对南海资源的深度探索和合理开发,需要充分利用海岛周边区域的可再生能源,构建多能互补的海岛微电网,实现安全可靠的电力供应,以保障海岛开发建设和居民日常生活。基于南方电网在南海多能互补海岛微电网方面的技术成果,分析了自然气候和社会因素影响下南海海岛微电网面临的挑战,介绍了南方电网在海岛微电网方面的成果,包括多能互补方案、容量配置和储能系统选取方法。阐述了基于源-网-荷-储互动的分区控制策略,并展望了海岛微电网向海岛综合能源网的发展趋势。     

《微电网接入配电网测试规范》等两项国家标准通过审查

2014年12月8日、12月9日,中国电科院配电研究所牵头编写的国家标准《微电网接入配电网测试规范》送审稿及工程建设国标《微电网接入配电网系统调试与验收规范》送审稿分别通过审查。 微电网是国际能源与电力技术发展的前沿和热点,被认为是提高分布式电源利用效率的有效方式,其在节能减排、促进可再生能源利用、提高供电可靠性和安全性以及解决偏远地区和海岛供电问题等方面将扮演越来越重要的角色。     

海岛智能微电网系统优化调度

海岛上风能、太阳能、海浪潮汐能等可再生能源发电系统构成了智能微电网。将优化调度应用于孤岛运行的海岛智能微电网系统,建立了微电网的优化调度模型,使其运行成本最小化,应用粒子群算法（PSO）对该模型进行求解。最后,利用微电网算例验证了该模型的有效性。     

面向分布式能源的智能微电网云平台系统设计

分布式可再生能源发电在能源互联网技术快速发展的推动下,不仅有助于能源的就地消纳,且因便于实现多能互补和提高能源效率而受到越来越多的重视,是能源企业拓展新能源产业发展空间并实现转型发展的有效路径。介绍了智能微电网云平台的概念,阐述了基于大数据云计算技术的智能微电网在分布式能源接入中的作用和面临的挑战,结合神华科技创新基地的应用场景,融合碳足迹、绿证交易与售电业务,针对风电、光伏、氢能利用与储能在用户侧高比例多源融合的需求,提出了一套面向分布式可再生能源的微电网监控云平台的系统架构与关键技术路线,描绘了智能微电网云平台系统的应用前景与商业路线图。     

含可再生能源的独立微电网优化配置研究

采用含风、光等可再生能源的独立微电网供电是解决偏远地区和海岛用电难问题的有效手段之一。以某海岛为例,对含可再生能源的独立微电网系统进行系统配置优化计算,对不同配置组合以及影响系统配置和运行参数的因素进行分析,得出独立微电网系统设计的关键因子及其具体影响,为独立微电网系统初期设计提供了有益的指导和参考。     

离网型海岛综合能源微电网架构设计与实现

传统的海岛微电网能源形式单一,考虑柔性负荷参与能量调节较少,网架结构简单。设计海岛综合能源微电网功能架构,充分利用波浪能、风能、太阳能等清洁能源,通过虚拟同步发电机技术提高分布式能源发电的稳定性,以能源路由器作为控制核心,灵活调节海水淡化装置、电转气装置等柔性负荷,实现源荷互动控制,研究能源路由器、虚拟同步发电机、源荷互动、信息物理融合系统在海岛微电网中的实现方式,并应用到车牛山岛微电网示范工程。     

直流微电网集群的大信号稳定性分析

直流微电网集群通常由多个直流微电网互联而成，通过灵活的功率流动控制实现区域能源共享和优化利用，以充分发挥直流分布式发电系统的优势。然而，小规模直流微电网具有低惯性和高阻抗的“弱电网”特性，“弱-弱”互联会降低集群系统的阻尼，甚至出现振荡或系统崩溃等严重后果。同时，直流微电网集群的高阶、强耦合以及非线性动态特性也对其稳定性分析带来了巨大挑战。为此，基于Brayton-Moser混合势理论，提出针对直流微电网集群的大信号稳定性分析方法。建立集群的大信号降阶模型，详细推导用于系统大信号稳定性判据的混合势函数，并分析关键参数对稳定区间的影响，最后通过实时仿真结果验证了该分析的正确性。     

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。     

考虑储能系统特性的独立微电网系统经济运行优化

独立风—光—柴—蓄微电网系统在偏远海岛的运用得到了充分的重视。为使独立微电网系统稳定、可靠、经济运行,不仅要充分利用可再生能源,而且要结合储能系统的使用约束和影响因素。文中针对独立风—光—柴—蓄微电网系统,建立了计及设备损耗成本、运行和维护成本、燃料成本和环保折算成本的微电网经济优化模型,充分考虑铅酸蓄电池的使用原则和影响因素,采用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到成本和铅酸蓄电池使用多目标下的优化方案。结果表明,该方法可以全面评估分布式电源的经济性以及铅酸蓄电池的损耗水平,以满足用户多样化优化需求,从而帮助用户确定系统经济运行方案。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

一种基于直流微电网的电动汽车充电优化控制策略

针对可再生能源、电动汽车充电和电网峰谷负荷不协同问题,研究了直流微电网环境下光伏、储能和电动汽车充电的协同优化控制策略。首先给出了直流微电网的系统结构及其单元功能模型,建立直流微电网条件下的电动汽车优化充电模型,分析比较含多种约束条件的充电经济性。根据不同场景的功率需求,制定含光伏和电动汽车充电需求预测的微电网能量管理优化控制策略。最后通过实际直流微电网算例分析,验证了该优化控制策略在直流微电网环境中能够实现可再生能源与电动汽车充电装置的协同增效,为解决大规模电动汽车充电负荷和可再生能源消纳问题提供了参考。