虚拟聚合下多微电网功率交互提升配电系统灵活性研究

可再生能源大规模并网加剧了配电网的波动性与不确定性,致使电网调节灵活性不足。文章提出了一种基于虚拟聚合的多微电网功率交互提升配电系统运行灵活性的方法。该方法首先考虑负荷特性和配电网拓扑结构,提出了基于电气相关强度（Electrical Correlation Strength, ECS）的微电网虚拟聚合方法,将一个配电网虚拟聚合为微电网群,每个微电网都可以作为一个虚拟微电网进行功率的交互,通过对每个虚拟微电网的单独控制与多个虚拟微电网的功率交互,实现对整个配电网的能量管理与灵活性提升;然后,以最大限度地减小配电网的功率损耗和运行成本为目标,构建虚拟聚合下多微电网功率交互提升系统运行灵活性的多目标优化模型;最后,鉴于该模型是一个非线性复杂约束优化问题,对提出多目标进化捕食策略进行求解,并在IEEE-33节点系统对所提出的优化模型进行了测试,仿真结果表明,文章所提的方法在自平衡度、净负荷特征方面,提升了配电网的灵活性。     

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。     

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%。     

基于风电机组聚类的风电场有功分层分配策略

针对风电场传统有功功率平均分配策略造成风电机组运行损伤差异性大、机组调整和启停次数多等问题,提出基于风电机组聚类的降功率分层分配策略。考虑实际风电机组调控能力,设计基于鲸鱼优化算法（WOA）的改进极限学习机（ELM）风电机组功率预测模型。构建实际风速、实际发电功率和预测功率的三维特征矩阵,提出基于模拟退火遗传算法（SAGA）的改进模糊C均值（FCM）聚类模型。以预测功率平均值和标准差、最大降功率值确定机群和机组调度优先级序列,构造“机群-机组”的两层分配策略,减少调整机组和停机机组的数量、提升风电机组损伤均衡性。结合某风电场实际工况,设计限功率模式不停机与停机的分配策略验证方案,对比分析3种不同策略的分配效果,算例结果验证了提出的分配策略的有效性。     

含不同集群电动汽车的微电网优化调度

文章考虑微电网中的可再生能源出力,针对不接受微电网直接调度的电动汽车集群,提出一种基于等效负荷的实时电价策略进行电动汽车有序充、放电引导。该策略与微电网直接调度策略相结合,对不同集群电动汽车进行充、放电管理,并综合考虑环境效益、车主收益与微网运行状态,建立了以微电网综合运行成本最低、负荷波动最小为目标的优化模型,并用灰狼优化算法求解。优化结果表明,所提出的策略能够合理调度各可控发电单元,引导电动汽车有序充、放电,减少微电网运行成本,降低等效负荷的波动。     

基于DE-RBF混合优化算法的微电网自适应下垂控制策略

孤岛微电网因线路阻抗各异,采用传统下垂控制无法实现功率按分布式电源容量比例分配,会产生电压/频率偏差。为此,提出一种基于DE-RBF混合优化算法的自适应下垂控制策略。首先,构建下垂控制的两逆变器并联微电网系统动态模型,应用差分进化（differential evolution,DE）算法获得多个平衡点的优化下垂控制参数。为提高系统的动态响应速度与稳定性,通过训练径向基（radial basis function,RBF）神经网络,对每个平衡点参数进行校正。进而,通过增加RBF神经网络的隐含层数量,推广至多个逆变器并联微电网。以采集的有功功率和无功功率作为训练数据,输出最优下垂系数,实现微电网的自适应下垂控制。最后,搭建Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提自适应下垂控制方法相比于传统下垂控制,系统响应速度快,功率按照分布式电源容量比例分配。     

基于SAC算法的含柔性负荷电-气互联系统的频率与气压协调控制策略

现今,电燃气系统在维持微电网稳定、经济、灵活运行方面发挥着重要作用。当其受到电力与天然气负荷扰动时,控制器需要协调微电网频率和天然气管道节点的燃气压力。为此,提出1种基于柔性动作评价（SAC）算法的电-气互联系统的频率-气压协调控制策略。首先,在分析天然气管网及耦合设备运行特性的基础上,建立天然气输送动态模型。其次,基于可控负荷用户行为的随机性,建立了包括微型燃气轮机（MT）,电转气（P2G）设备、可控负荷、分布式电源和负荷的微电网负载频率控制模型。此外,根据微电网频率与气压2个控制目标,设计了控制器的结构。最后,设置不同工况进行仿真,结果表明所提策略能协调系统的频率与气压。     

基于改进型运行策略的独立微电网容量优化配置

建立独立微电网对于解决离岸岛屿等传统供电不便地区的可靠自主供用电问题具有非常显著的实用性。针对风/光/蓄/柴独立微电网,提出了一种考虑系统净负荷大小的改进型运行控制策略,通过权重法将系统经济性和环保性指标整合并加入可靠性经济惩罚共同作为优化目标,考虑多种约束条件,建立基于改进型运行策略的风/光/蓄/柴独立微电网容量优化配置模型,并采用混合量子遗传算法(HQGA)对我国沿海某岛地区独立微网实施优化配置。结果表明,与采用常规运行策略的配置结果相比,所提运行策略具有正确性和优越性。     

基于改进BASDE算法的孤立微电网多目标容量优化配置仿真

具有随机性和间歇性特征的分布式电源会引起微电网系统功率波动，影响系统的经济性与可靠性，故文章针对孤立风/光/氢/储直流微电网提出一种容量优化配置方法。以单位电量成本最少、负荷缺电率最低为目标，构建容量优化配置模型；将引入群体与差分进化机制（differential evolution， DE）的天牛须探索算法（beetle antennae search algorithm， BAS）进行算法结构改进，提出了多目标天牛须探索算法（MOBASDE）。通过测试函数的定性与定量分析，验证了算法的有效性；在MATLAB中建立仿真模型，应用MOBASDE算法计算得到容量配置方案集，为电氢耦合微电网设计提供参考。     

基于NCPSO的微网群优化调度策略研究

传统的粒子群优化（PSO）算法因在微网优化中不易达到全局最优而导致微网运行成本过高,该文采用小生境混沌粒子群优化（NCPSO）算法对混合微网群的运行策略进行协同优化,以实现区域微网经济性最优、环境治理成本最低、风光等可再生能源利用率高等目的。根据所提出的调度策略,建立的优化调度模型包括动态电价下的负荷模型、经济收益模型以及成本模型等,使用NCPSO算法得到多微网在一个周期内的最佳运行状态,实现微网群系统综合能源的互动调控、空间互补。通过分析微网群的功率交互动态、可控能源的发电以及储能电池的荷电状态等,验证微网群的电力负荷响应动态电价,表明了NCPSO算法优化微网群运行的优越性、有效性。     

基于双模糊控制的独立微网能量优化策略

为使微网运行效益最大化,提出一种含风—储系统的独立微网的能量优化策略,该策略采用双层模糊控制方式,针对微网峰谷特性,根据日前启停机计划确定风电机组与需求侧管理负荷的投切状态,对实时调度则使用模糊控制得到风电机组、储能与负荷的功率值。对于微网瞬时功率波动,采用模糊理论,通过蓄电池—需求侧负荷混合系统平抑功率波动。实例应用结果表明,该独立微网能量优化策略有效。     

A novel sensorless current shaping control approach for SVPWM inverter with voltage disturbance rejection in a dc grid–based wind power generation system

A novel sensorless current shaping (CS) control strategy is proposed to avail better power quality (PQ) of a dc grid–based wind power generation system (WPGS) used on a poultry farm by generating an appropriate reference current for space vector pulse width modulation (SVPWM) inverter. The proposed CS strategy also offers adequate control for parallel operation of multiple generators and inverter applications, without requiring voltage and frequency synchronization. Further, to control the poultry farm–based WPGS, a two‐stage control loop is implemented such as energy flow control loop (EFCL) and harmonic control loop (HCL). The first loop is used to regulate the power flow, and the second loop is used to compensate harmonics. A mathematical current decomposition technique is suggested for an appropriate resistance emulation to realize a better power flow, higher harmonic rejection, and better inverter operation. In this planned approach for attaining constant wind speed, an electric ventilation fan in the poultry farm is used. A combined hybrid dc and ac grid approaches are suggested for facilitating variable load integration in a poultry farm–based microgrid system. Moreover, for achieving better power management during the islanded mode of operation, the battery energy storage (BES) device is integrated with the dc grid through a bidirectional converter. The proposed WPGS design and control approach has been simulated through MATLAB/Simulink software under various test conditions, to demonstrate the operational capability, to achieve better PQ, and to increase the flexibility and reliability in the microgrid operation.     

交流微电网能量管理双层控制系统及其策略研究

为满足分布式电源和微电网技术发展的需要,针对含有光伏发电系统、风力发电系统、双馈风电模拟实验平台、储能系统以及负荷的微电网实验系统,设计开发了微电网能量管理双层控制系统,即本地智能控制层和专家协调控制层;分析了交流微电网在并/离网两种状态下的实时能量管理策略和锂电池储能系统经济运行模型;最后在该微电网实验系统主控单元中完成了对能量管理系统的调试,运行结果验证了所提能量管理策略的有效性和实用性。     

超级电容器在微电网中的应用

随着可再生能源发电技术的发展,能够整合分布式电源的微电网是满足日益增长的电力需求、节省投资和提高能源利用效率的一种有效途径。储能系统作为微电网必要的能量缓冲环节,其作用越来越重要。概述了超级电容器的特征和性能,分析了超级电容器储能系统的结构和控制原理,并详细阐述了其在微电网中的应用。基于超级电容器的储能系统,不仅起到能量缓冲的作用,还能够提供短时供电、缓冲微电网中负荷波动、均衡微电源输出、改善微电网电能质量,并且对微电网的经济性能有重要作用。     

基于三电平变流器的光伏微电网及其控制策略研究

孤岛运行的微电网常常具有可再生能源发电量时变、负载时变、三相不平衡等特点,为解决微电网的电能质量﹑稳定性等问题,本文提出适用于光伏微电网的三电平变流器结构及其电压内环,有功功率和无功功率调节为外环的控制策略。多机并联运行时,采用公共同步脉冲与均流解耦控制策略实现微电网全网范围内的变流器单机虚拟磁链的旋转同步。仿真和实验都证明了控制策略简单可行,电能性能指标比传统变流器优越,为四桥臂三电平双向变流器的开发提供理论基础、实验依据。     

双有源桥DC-DC变换器H∞混合灵敏度控制及优化

以双有源桥DC-DC变换器（DAB）为研究对象,针对交直流微网中因可再生能源的波动性和随机性、测量误差、运行工况变化等原因所导致的参数摄动问题,提出基于差分进化算法（DE）优化的H_∞混合灵敏度鲁棒控制（H_∞-MSC）策略。通过选取合适的加权函数对系统不同频段特性进行规划,得到理想的动态性能及鲁棒性能,并针对加权函数难以选取的缺点,采用DE算法对选择过程进行优化,通过迭代寻优匹配最佳控制器参数,改进H_∞-MSC算法。最后,通过半实物实验对比例积分（PI）单移相控制算法和DE-H_∞-MSC算法进行对比分析。研究结果表明,DE-H_∞-MSC算法能有效增强DAB系统的动态性能和鲁棒性能,可提高微电网系统运行的稳定性。     

基于DIgSILENT的微电网三相不对称交直流潮流仿真研究

微电网中可能接入大量单相负荷,使得微电网多运行在不对称状态,因此传统的潮流计算方法不再适用于微电网。通过控制PWM并网换流器的控制策略,利用DIg SILENT软件,在微电网中采取不同的处理方法,并考虑微电网负荷的三相不平衡特性,进行微网的交直流仿真研究。仿真结果与传统方法相比具有一定的合理性和准确性,表明该方法可以很好地反映分布式电源的出力特性。