基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略及其实现

家庭微电网是智能配电网的重要组成部分和主要建设内容,随着智能电网的不断发展,家庭居民用电将参与电网的优化调度运行。为了适应社会的这种需要,首先以家庭可调度负荷、电动汽车和家用蓄电池工作状态作为约束条件,以用户用电成本最低和净负荷曲线平坦度为优化目标,建立了家庭微电网系统优化调度模型。其次,结合空调和热水器的工作负荷特性,提出了一种基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略。对以北京市某居民小区的典型家庭微电网系统为实例的分析结果表明,采用基于所提出的优化调度模型的家庭微电网系统,可以实现对分布式光伏发电、家用蓄电池、电动汽车、家庭负荷设备的优化调度和控制。     

含分布式电源和储能装置的微电网控制技术

大多数分布式发电系统存在发电功率及负荷随机性强、波动性大的特点,造成了分布式电源的应用难题。而配置了合理储能环节的微网,作为分布式电源的主要载体,为分布式电源并入传统电网提供了可能。研究了含分布式电源的微网控制技术,采用了基于改进下垂特性的控制技术来实现分布式电源的功率平衡,有效地保证了微网运行的可靠性。同时采用相应的控制技术对微网的储能装置进行改造,提高了能量缓冲的功能,保证了系统的安全性。     

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构,在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下,优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型,并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照,通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本;同时,不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。     

用于光伏微网储能系统削峰填谷的控制策略

首先介绍了光储微网系统结构和光伏阵列功率模型,提出了光伏系统可靠性指标。负荷缺电率(LOLP)技术指标衡量了削峰填谷的作用效果。针对储能系统(BESS)的削峰填谷的功能分析,建立了基于蓄电池储能系统的运行模型,优化了储能系统配置容量。最后提出了一种用于削峰填谷功能的实时、动态储能系统控制策略,以实际算例分析验证了策略的合理性。     

Regulation and stabilization by ice storage air‐conditioning and battery energy storage system in microgrids

The energy consumption statistics of buildings shows that cooling takes up a considerable portion of the energy demand. The peak–valley characteristics of cooling demand coincides with that of the electrical load in the microgrid. Thus the management of the cooling demand side can regulate the peak–valley demand and stabilize power fluctuations. This paper proposes a new energy management strategy that reduces the investment and loss of the battery energy storage system (BESS ) by applying ice storage air‐conditioning (ISAC ) to the microgrid. Based on the load characteristics and BESS investment, the capacities of the chillers and the ice tank are analyzed. Penalty functions of ISAC and BESS are designed, according to which the stabilization command is dispatched. Finally, an actual case is analyzed by the proposed strategy, and the results verify the feasibility and effectiveness of the energy management strategy. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

满足电网调峰的化学储能最优容量敏感因素分析

近年来化学储能由于选址灵活、建设周期短、成本下降快的特点,逐渐在电网调峰中得到应用.然而化学储能用于电网调峰时的最优容量受哪些敏感因素影响以及如何影响,目前尚未得到充分研究.针对该内容,构建了用于调峰的化学储能最优容量配置模型,模型以系统总成本最小为目标,以目标规划年各类电源、负荷的规划或预测数据为边界,对各储能容量待...     

南方电网东莞STATCOM过负荷与暂态逻辑控制仿真研究

过负荷逻辑和暂态控制逻辑是STATCOM控制的核心部分。建立东莞STATCOM系统RTDS仿真模型,并将其与实际控制保护系统组成一个闭环仿真试验系统,对其过负荷及暂态控制特性进行研究。结果表明,东莞STATCOM过负荷逻辑与暂态逻辑控制特性是正确的,从而为其工程运行提供了试验依据。     

含多种分布式电源的微网系统孤岛运行安全稳定性

由于微网中常含有风力、光伏、柴油发电机组发电及电池储能等大量通过逆变器并网的分布式电源,微网系统在孤岛运行模式下的动态响应特性与并网模式时存在很大的差异。对含多种分布式能源的微网系统,利用PSCAD/EMTDC软件建立其孤岛运行方式下动态模型,研究了其安全稳定特性,发现该系统在短路故障后主要存在频率稳定问题,分析了影响该系统稳定性的各种因素。     

漕溪能源转换工程中心微网建设方案及控制策略研究

漕溪能源转换工程中心风光储微网一体化系统(下称漕溪微网系统)是在一个局部区域内直接将分布式发电装置、储能装置等与电力网络和用户负荷联系在一起的微网示范系统,用以深入进行微网技术的工程性研究.介绍了漕溪微网系统的总体方案,包括该系统的基本结构、基本功能以及各子系统的建设方案,并重点讨论了对微网的控制策略,包括微网离网和并网控制策略、无缝切换控制策略等高级应用功能,最后分析了漕溪微网系统中微网能量管理系统的主要功能.     

含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网规划

目前分布式电源和家用电动汽车接入量越来越大,而负荷容量的增长和负荷种类的增多使得原有交流微电网已经不能支撑新增负荷需求,建立能够满足多种需求的新型微电网系统势在必行。围绕包含风电、光伏、储能电池和电动汽车的交直流混合微电网系统的优化配置问题,建立了考虑综合约束条件下含电动汽车有序充电的交直流混合微电网多目标规划模型:以降低优化配置成本和减小负荷波动为目标,应用CPLEX优化软件求解。算例比较了含电动汽车的交直流混合微电网与交流微电网优化配置的差异,研究了电动汽车有序充电以及新建交直流混合微电网与原微电网交互对优化配置的影响,验证了所提出方法的合理性和有效性。     

智能电网下电力需求侧管理应用

研究了智能电网对电力需求侧管理(PDSM)的促进作用,建立了智能电网环境下的PDSM模型。一方面,模型中通过实时销售电价动态调整负荷需求,将发电侧统一出清的上网电价融入到实时销售电价模型中,同时为保证供电方有合理的利润,对实时电价进行了修正。另一方面,提出了紧急情况下利用智能设备削减负荷的具体操作方法,建立了智能设备控制技术模型,同时大规模接入分布式储能装置作为系统的备用容量,分析了分布式储能装置控制技术模型与智能设备控制技术模型的异同。基于MATLAB仿真技术,采用IEEE 30节点系统作为算例,仿真验证了所建PDSM模型的可行性。算例结果表明,通过实时电价的调整可将日负荷率提高2.788%,在紧急情况下利用智能设备和分布式储能装置控制技术可有效减少7.22%的高峰负荷。     

Optimal configuration analysis for a campus microgrid—a case study

The foremost issues of 21st century are challenging demand of electrical energy and to control the emission of Green House Gases (GHG) emissions. Renewable energy resources based sustainable microgrid emerges as one of the best feasible solution for future energy demand while considering zero carbon emission, fossil fuel independency, and enhanced reliability. In this paper, optimization and implementation of institutional based sustainable microgrid are discussed based on cost analysis, carbon emission, and availability of energy resources. Various microgrid topologies are considered for addressing the most ideal solution. The metrological data such as irradiance is acquired from solar satellite data of NASA (National Aero Space Agency) while the data for wind speed is taken from synergy enviro engineer’s site. HOMER® simulation tool is used for modelling and optimization purpose.     

基于微网接入及风光储系统的用能管理系统建设及应用效果

着眼于智能电网技术发展整体方向和电力企业发展整体战略的前瞻性考虑,南京供电公司以生产调度大楼建设为契机,从节能减排入手,分别对于微网接入及风光储系统、用能管理系统进行了深入探索和实践。该系统于2011年3月正式投运,实现了清洁能源稳定发电以及配电网与大型电力网并联运行,从而提高清洁电能在终端能源消费中的比重,同时进行有效负荷预测,发挥系统削峰填谷调节功能。     

A smart building power management concept: Smart socket applications with DC distribution

Recent developments in power electronics increase DC bus utilization in electrical distribution systems due to its numerous advantages compared to AC distribution system in term of energy efficiency, safety, electromagnetic compatibility and renewable energy integration. This study presents a power management system concept based on domestic DC distribution with smart sockets for future smart houses. Energy efficient smart buildings are possible by integrating smart meter, smart sockets, domestic renewable energy generation and energy storage systems for integrated energy management, and this integrated system supports demand side load management, distributed generation and distributed storage provisions of future smart grids. Coming era of smart grids has implications for domestic DC distribution concepts with smarts sockets. Paper describes use of smart DC sockets as an integral part of building power management automation and presents a load shedding algorithm for plug load control for buildings. Simulations show performance of the proposed system components.     

分布式新能源接入电网的电能质量问题

分布式电源的接入给电网的系统规划、电能质量、继电保护等方面带来诸多问题。从电能质量的角度,分析了风电、太阳能光伏发电和微型燃气轮机三种常见的分布式电源并网产生的电能质量问题及目前常用的改善方法,阐述了微电网技术在多种分布式电源混合接入电网中的作用。探讨了在智能电网框架下,分布式电源微电网的电能质量的研究方向。     

考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型

能源利用效率低和环境污染严重等问题促使分布式微电网技术得到快速发展。从主网侧来看,微电网作为一个可控子系统,稳定的联络线功率可以使得其外部特性被视为与时间相关且具有周期特性的等效负荷。然而,微电网内可再生能源出力的不确定性致使联络线功率稳定面临很大风险。为了解决这一挑战,提出了考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型,通过协调优化其他可调度分布式电源和储能系统的出力,降低可再生能源不确定性带来的风险,从而保证微电网与主网间联络线功率的稳定性。采用列生成算法对所形成的鲁棒优化模型进行求解,在修改后的IEEE 33配电系统上进行算例验证。仿真结果表明,提出的模型可以有效地稳定微电网与主网之间的功率交换,使其具有等效负荷的外部特性。     

基于微网技术的家庭能源管理系统研究

家庭能源管理系统是未来智能电网在配电侧发展的重要研究方向。以包含光伏发电、蓄电池储能和家庭负荷的家庭直流微电网系统为研究对象,研究了各个单元的基本控制策略,并提出了基于微网技术的家庭微网能量调度策略。系统的工作模式包括并网工作模式和离网工作模式,通过能量调度策略来维持系统功率平衡和直流电压稳定。在Matlab/Simulink下搭建了家庭直流微网系统并对该控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,系统在并网运行模式和离网运行模式下均能保持直流侧电压稳定,验证了家庭能源管理系统的正确性和有效性。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

Security-constrained power generation scheduling with thermal generating units,variable energy resources,and electric vehicle storage for V2G deployment

This paper investigates the role of integration of distributed storage with high penetration of variable renewable sources in power systems. The paper analyzes the impact of such integrations on the security, emission reduction, and the economic operation of electric power systems. The paper also identifies strategies for a larger penetration of variable generation resources without compromising the power system security. Mixed integer linear programing (MILP) is applied for the optimization of the day-ahead hourly security-constrained unit commitment. The assimilation of EVs (both as a provider and a utilizer of energy), renewable energy sources, and smart grid is regarded as a novel, low-cost, and low-emission solution to the existing challenges of electric power systems including the means of storing large quantities of energy considering variable renewable energy sources and large carbon footprints of conventional thermal units. Numerical studies are conducted in this paper to showcase the potential impacts of EV fleets as battery storage for peak load shaving, minimizing power grid operation costs and hourly wind curtailments, and optimizing the environmental impacts based on hourly commitment and dispatch of thermal generating units.