光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。     

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。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

微型燃气轮机发电系统并网运行和孤网运行仿真

在微型燃气轮机和永磁同步发电机基础上建立了微型燃气轮机系统模型,在整流器侧采用电压外环电流内环双环控制方式对整流部分进行控制,在逆变器侧提出了P-Q控制策略和V-f控制策略,分别运用于微电网并网运行和孤网运行的两种模式,设计出了相应的控制系统.利用电力系统分析软件PSCAD/EMTDC分别对两种运行模式进行仿真,仿真结果表明:在并网运行时,微型燃气轮机并网逆变系统能够快速跟踪给定参考功率,实现了系统的并网P-Q解耦控制;在孤网运行时,微型燃气轮机能够快速响应负荷功率的变化,维持负荷电压稳定,说明了该模型具有较好的负荷跟随能力,能够承受负荷变化时的电压冲击.     

光伏并网功率调节系统的建模与仿真

为减小光伏并网功率波动对电网的影响,建立了光伏并网功率调节系统,加入可控微源-微型燃气轮机调节光伏输出功率,在满足本地负荷的基础上,实现注入电网功率可调度。为克服微型燃气轮机动态响应速度慢的缺点,提出采用时间序列法预测光伏与负荷功率,超前调度微型燃气轮机输出。利用Matlab软件进行仿真验证,结果表明该系统能有效平抑光伏并网功率的波动,提高光伏发电的可靠性。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

微电网光伏发电系统控制与稳定性研究

在分析光伏电池原理及最大功率跟踪基础上,分析了含光伏发电系统的微电网模型。对光伏系统控制采用的是两级式控制,前级Boost DC/DC实现光伏阵列最大功率跟踪控制以稳定直流母线电压,并可升高电压以满足后级逆变器需要。后级为DC/AC逆变器,对逆变器采用V/f控制策略,此控制策略用以保证微电网的频率电压的稳定性。在Matlab/Simulink平台搭建含光伏发电系统的微电网仿真模型,分别对在并网运行时改变光照和在孤岛运行时改变负荷进行仿真,验证控制策略能够保证光伏发电系统的稳定运行。     

风能与光伏混合微电网的建模和仿真

建立包含直驱型风力发电机、单级式光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型.混合微电网在并网运行时,通过储能蓄电池平滑风能和光伏电源的输出功率波动,维持公共连接点(PCC)电压;在孤岛运行时,对蓄电池采用低压配电网P/V和O/f下垂控制策略,实现从并网运行到孤岛模式的切换.考虑实际风速和光照强度的变化,对风能与光伏混合微电网在并网和孤岛2种模式中的运行特性进行仿真分析,验证控制方式的可行性.     

微型燃气轮机并网发电系统的仿真分析

微型燃气轮机是微电网中非常重要的微型电源,其应用前景非常广泛.在分析微型燃气轮机发电系统数学模型和系统结构的基础上,根据并网运行的控制方式,采用PQ控制策略设计逆变控制器.使用MAT-LAB软件建立了微型燃气轮机并网系统的一体化模型,对此系统进行仿真,仿真结果表明系统在各种运行情况下基本满足PQ控制目标,可以按照PQ参...     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

基于氢储能的直流微电网系统功率分配策略研究

基于光伏发电、锂电池-超级电容混合储能、电解水制氢和燃氢微型燃气轮机耦合的直流微电网系统,提出了一种综合考虑锂电池荷电状态（SOC）和储氢罐氢状态（LOH）的功率分配策略。构建了光伏-制氢-微型燃气轮机直流微电网系统模型;设计了协调控制层功率判断模块的分配逻辑,给出了直流网内存在剩余功率时的3种运行模式。使用MATLAB/SIMULINK软件对该功率分配策略进行仿真验证,结果表明,基于氢储能的直流微电网系统功率分配策略能够使得锂电池荷电状态逐渐趋于合理存储区间,可以提升锂电池的使用寿命。     

微电网建模及并网控制仿真

针对现有仿真工具难以准确仿真微电网及含微电网配电网的现状,研究了微电网的建模技术。基于Digsilent仿真平台建立了适用于潮流分析、动态仿真的光伏发电系统模型,包括光伏电池组件的I-U特性模型、光伏逆变器控制模型和电池储能系统模型。在验证模型准确性的基础上,使用电力系统分析软件Digsilent对微电网并网运行控制的恒功率输入/输出控制、变功率输入/输出控制和最优功率控制三种模式进行仿真。在光伏输出变化和负载变化的情况下,对馈线有功功率控制的仿真结果表明,所建的微电网模型可准确模拟微电网并网控制模式,可用于实际微电网系统的并网运行分析。     

风光储气微电网暂态稳定性仿真

在DIgSILENT仿真软件上搭建了包含风力发电、光伏发电、燃气发电机等微电源以及蓄电池储能系统的微电网仿真模型。研究了该风光储气微电网在并网启动过程、并网转孤网过程、孤网运行时光伏出力变化及负荷变化等暂态过程中的稳定性问题。其中包括并网转孤网的过程中,储能的控制方式从PQ转换为VF,实现微电网运行模式的转换;孤网运行时,储能迅速响应微电网内功率的波动,实现放电与充电模式的切换,保持微电网的稳定运行。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

基于增强学习算法的微电网智能频率协调控制策略

随着清洁能源发电比例的增加，为了减轻微电网发电的随机性以及不确定性带来的影响，提高供电可靠性，对于微电网进行频率控制显得尤为重要。由于储能系统可以灵活存储或释放电能，利用增强学习算法的智能控制策略，调整光伏发电接入微电网时的微型燃气轮机以及储能系统的功率输出，从而抑制微电网频率波动。分析了微电网中各个部分的传递函数，推导了各部分的功率输出关系，开发了一类基于增强学习算法的控制器用于微电网的频率控制，仿真结果验证了该智能控制策略的可行性，可有效抑制微电网由于光伏发电不确定性引起的频率波动。     

混合储能系统在风光互补微电网中的应用

光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点,为了提升微电源的性能,将储能装置应用于风光互补的微电网中。采用超级电容与蓄电池的混合储能系统,通过对DC/DC变换器控制策略的合理设计,实现了蓄电池恒流充放电,延长了使用寿命;针对传统PID控制的不足,采用响应速度更快、控制效果更好的滑模变结构控制方法;为了平抑风光互补微电网并网功率,并在孤岛运行时提供稳定的电压频率支持,采用低压微电网的下垂控制策略。在孤岛运行时,分别在风速、光照强度改变以及负载变化的情况进行了仿真评估混合储能系统的性能,结果表明,混合储能系统能够提高风光互补微电网的电能质量。     

含多微源的微电网控制策略设计

微电网中含有多微源的控制一方面要充分发挥各微源的优势,另一方面要提高微电网的供电质量.为保证风能和光能的利用率,使微电网内的负荷尽可能少地应用来自电网的电能,采用最大功率跟踪法对风力发电和光伏发电微源进行控制;为提高风电场和光伏发电系统并网运行的稳定性,减少功率波动对电网的影响,分别在风电场和光伏阵列的出口处增加储能系...     

30kW微型燃气轮机发电系统抗负荷波动仿真研究

针对30 kW微型燃气轮机发电系统存在运行不够稳定、功率分配不精确、抗负荷波动能力差的问题,在PSCAD中搭建了30 kW的微型燃气轮机发电系统的仿真模型,研究了恒功率控制和恒压恒频控制的特点。再结合恒功率控制和恒压恒频控制协调控制发电系统的运行,在并网和离网模式下解决了微型燃气轮机发电系统运行不够稳定的问题,并使负荷可以精确分配,提高了系统的抗负荷波动能力。     

一种平滑光伏并网发电系统输出功率的方法研究

随着光伏并网发电占大电网比重的增加,光伏输出功率间歇性波动对大电网的影响越来越大。对平滑光伏发电系统输出功率的方法进行了研究,提出了一种减小光伏并网输出功率波动的方法,通过加入微型燃气轮机与光伏阵列组合形成可控微源来平滑光伏输出功率。进一步研究了微型燃气轮机的慢动态特性,采用改进加权移动平均模型对光伏输出功率进行预测,提高微型燃气轮机响应速度,减小光伏并网系统输出功率波动。通过在PSCAD/EMTDC平台中进行仿真分析,验证了该方法的有效性。     

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。