基于多智能体系统的微电网分散协调控制策略

针对微电网在外界干扰情况下的动态稳定性问题,提出了基于多智能体系统的微电网分散协调控制策略。多智能体系统构建为两层,在下层智能体中,各分布式发电单元的分散控制设计为双环就地控制器,即由基于下垂特性的外环功率控制器和基于分数阶PID的内环电压电流控制器组成;在上层智能体中,微电网协调控制设计为H∞鲁棒控制器。构建了微电网电压稳定性评估指标,当微电网承受小干扰时,评估指标在安全域内,此时则仅依靠分散控制策略来维护系统的电压;而当有大干扰发生时,评估指标超出安全域,此时则起动协调控制,并与分散控制一起维护电压稳定。最后,仿真结果验证了控制策略的有效性。     

基于功率分层的直流微电网协调控制策略

针对以光伏发电为主的直流微电网,描述了其基本结构和组成,设定了系统各单元运行的约束条件,为协调控制策略的实施奠定了基础;依据系统净负荷和蓄电池充放电功率阈值划分了功率层区,提出了基于功率分层的协调控制策略,进一步分析了该协调控制策略下各单元的模式判别流程及变换器控制方法。仿真结果表明,该控制策略可以适应直流微电网不同的运行状态,维持直流母线电压的稳定,延长蓄电池的使用寿命,保证可再生能源的充分利用,提高系统的灵活性和稳定性。     

混合微电网多互联变换器并联的功率协调控制

针对交直流混合微电网中多个互联变换器并联的功率协调问题,提出一种新型自主协调控制策略,实现交、直流微电网的功率平衡及接口变换器之间的功率均流,提高功率传输效率。该策略不仅可以减少微电网间不必要的功率流动,而且能解决线路阻抗、互联变流器容量差异等因素导致的功率分配不均和环流的问题。首先分析了传统下垂控制存在的问题及下垂系数与传输功率的函数关系,然后引入交、直流母线电压初始值和传输功率量,基于此设计了互联变换器下垂系数自适应调节的控制策略,实现互联变换器之间流动功率按比例均分。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

含多分布式超级电容的直流微电网功率平滑协调控制方法

为应对直流微电网内大功率扰动,提出一种应用分布式超级电容提升直流微电网等效惯量、实现暂态功率平滑的协调控制方法.该方法就地测量直流母线电压与超级电容电压,使超级电容电压快速跟踪直流母线电压,实现超级电容的功率平滑与电容电压控制功能.当多个超级电容接入系统时,通过对分布式超级电容的电压标幺参考值的设计,将系统所需的等效惯...     

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_dc/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。     

计及光伏发电最大功率跟踪的光储微电网功率协调控制方法

光伏发电系统是微电网中最重要的微电源之一,但是其易受自然气候影响,输出功率具有波动性、随机性、间歇性,不易控制,需要配备储能设备平抑功率波动,因此光储微电网的功率控制方法亟待研究。文中基于动态阻抗匹配思想,结合中心差分方法,给出一种光伏发电最大功率点跟踪自寻优控制系统的技术方案,并在此基础上,提出了计及光伏发电系统最大功率跟踪工况的光储微电网功率协调控制方法,实现了微电网中光伏发电系统与储能系统的功率协调控制。最后,通过仿真实验验证了文中所提出的功率协调控制方法的正确性和可行性。     

基于混合储能的交直流混联微电网功率分级协调控制策略

针对交直流混联微电网孤岛运行时,仅靠互联变流器协调网间功率无法有效缓解系统频率与电压波动,且单一蓄电池储能难以适用多场景功率需求的问题,提出利用超级电容和蓄电池混合储能的交直流混联微电网功率协调控制策略。将混合储能作为储能子网连接在直流母线上,优先采用超级电容平抑交直流子网内功率波动,提出以储能荷电状态来划分五种工作模式的改进混合储能控制策略。兼顾超级电容快速响应特性和减少互联变流器的频繁起动,根据直流子网电压和交流子网频率波动程度,提出功率自治和功率互济工况的两级分层协调控制策略。通过设计混合储能处于不同工作模式的网间功率互济场景,仿真证明了所提混合储能和互联变流器协调控制策略能够平抑各子网负荷功率波动。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

含多个分布式电源的微电网协调控制

针对含多个分布式电源的微电网协调控制问题,根据电源特性的不同分别进行了控制器设计.运用多智能体技术将集中控制和分散控制有效结合起来,保证微电网在孤岛运行和联网运行模式之间切换时系统稳定运行,基于多智能体技术的能量管理系统对分布式电源的输出进行优化分配.电压/频率控制采用一个与配电网频率同步的正弦信号作为参考电压,控制结构简单且响应速度快,在确保系统的稳定的同时使得微电网频率与配电网维持同步,降低了重新并网的难度.通过PSCAD软件对微电网在不同运行模式下的分布式电源输出和负载变化进行仿真,对结果的分析表明提出的控制结构是正确有效的.     

微电网储能系统下垂协调控制与母线电压控制策略

针对风光互补微电网内风力发电系统和光伏发电系统运行特性,提出采用蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)与超级电容储能系统(Super Capacitor Energy Storage System,SCESS)下垂协调控制策略基础上对微电网母线电压采用对应的控制策略,进而优化无功功率控制,以此进一步提高对微电网内负荷供电的稳定性。文中对微电网模式切换过程,加以控制策略理论分析,再通过PSCAD/EMTDC仿真软件,验证文中所提出控制策略的有效性及可行性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。     

基于电压的自治微电网分布式协调控制

针对自治微电网中频率与有功需求没有直接联系的情况,结合不同微电源的特点,给出了以本地节点电压作为调节目标实现有功(无功)平衡的分布式控制策略。有功可控的主动式电源以其有功输出来调节节点电压,实现了电压水平在长时间尺度下的稳定;电压源模式的储能式电源维持其节点电压幅度和相位稳定,保证电压水平的短期稳定和无功平衡;工作在有功调压模式的储能式电源以其有功输出来维持其节点电压水平的短期稳定;清洁能源有功输出跟随外部有功输入。利用储能式电源电压设定与其储能水平的反比关系,实现储能式电源充放电的分布式控制。给出了基于上述控制策略的单元控制方法,并以仿真验证了控制策略和单元控制的有效性。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,...     

Multiple roles coordinated control of battery storage units in a large‐scale island microgrid application

In order to build a large‐scale island microgrid with 100% penetration intermittent photovoltaic power generation as the only power source, a structure with multiple role battery energy storage systems (BESSs) is proposed in this paper based on the analysis of energy storage demand in the island microgrid and performance comparison of two types of batteries. The storage system in the proposed structure is composed of three types of functional BESSs. In detail, the master control units (MCUs) with LiFePO4 batteries are responsible for the voltage and frequency stability and instantaneous power balance, slave storage units (SSUs) with lead‐acid batteries are responsible for daily energy storage, and multi‐function units (MFUs) with LiFePO4 batteries are used for short‐time energy regulation. A hierarchical control structure is adopted in the system. At the local level, the converters of the MCUs are controlled as the voltage sources in paralleled mode as grid‐forming units, and those of SSUs and MFUs are controlled in the current source mode as grid‐feeding units. At the system level, a real‐time power balance coordinated control strategy is proposed, which has the capability of efficient and orderly operation of different types of BESSs. Simulation and practical operation analysis of the Qumalai 7.023 MW microgrid demonstrate the practicality and effectiveness of the research methods of the island microgrid. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Hierarchical decentralized autonomous control in super‐distributed energy systems

This paper deals with a decentralized autonomous control strategy of a super‐distributed energy system with a hierarchical structure in order to reduce the complexity of control. In this paper, distribution systems are assumed to be composed of multiple small‐scale power systems in which many customers with dispersed generators exist. A small‐scale power system can be considered as a unit with a generator state and a load state, or as a customer with dispersed generators. Control components of small‐scale power systems are interconnected with each other and are used to operate distribution systems. An expanded decentralized autonomous control method for a super‐distributed energy system with a hierarchical structure is proposed on the basis of the Hopfield neural network. It is demonstrated that super‐distributed energy systems with a hierarchical structure can be controlled autonomously by applying the proposed method. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

冰蓄冷装置参与能量互补的微网自律协同控制研究

考虑冰蓄冷的多能微网,可高效灵活的接纳分布式发电单元和储能单元,为本地负荷提供高可靠性供电,同时实现多能互补,节能环保。本文提出了一种适用于多能微网的系统级自律协同控制策略：1)电能富足时,冰蓄冷、蓄电池等装置按照其额定容量吸纳电能,合理承担储能能量;2)负荷高峰时,优先投入冰蓄冷装置,其余冷负荷等效电负荷以及电负荷由其他储能装置按照其额定容量比合理承担;3) 可实现系统层面功率协同,有效利用冰蓄冷及储能装置容量,延长装置使用寿命,降低成本。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。#$NL关键词: 多能微网;自律协同控制;储能;冰蓄冷     

Basic concept and decentralized autonomous control of super‐distributed energy systems

New small‐scale dispersed generation systems, such as fuel cells and micro gas turbines, have made remarkable advances lately and they will be applied practically in the near future. Although a large number of researches on the introduction of small‐scale dispersed generation systems have been carried out, only a small number of small‐scale dispersed generation systems are considered in these researches. Therefore, little is known about problems to be solved when a large number of small‐scale dispersed generation systems are introduced into electric power systems. This paper deals with a super‐distributed energy system that consists of a great number of dispersed generation systems such as fuel cells, micro gas turbines, and so on. The behavior of a customer with a dispersed generation system is simulated as the Ising model in statistical mechanics. The necessity of a distribution network in super‐distributed energy systems is discussed based on the Ising model. The feasibility of decentralized autonomous control using vicinity information is also investigated on the basis of stability analysis of the Hopfield neural network model. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 151(1): 43–55, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10368     

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器（VOC）和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点（PCC）处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。