孤岛运行微网有功功率优化控制研究

可再生能源的接入是微网的重要特点之一.针对风力发电、光伏电池等分布式电源间歇性的特点,提出了平抑功率波动的策略.以收益最大为目标,建立了2种有功功率优化控制数学模型,即仅计及可中断负荷的作用和同时计及可中断负荷与后备电源的作用.在模型中区分了调度中断负荷与用户自中断负荷的不同,最后通过算例仿真,验证了所提2种模型的有效...     

含电动汽车换电站的微电网孤岛运行优化

由于风电、光伏等可再生能源具有间歇性,独立运行的微电网会经常出现功率缺额或过剩,给系统运行带来不利影响。对微电网内重要单元,如电池储能电站、电动汽车换电站、可中断负荷等分别进行了分析并建模,结合系统功率平衡、备用需求等约束,建立微电网独立运行优化模型,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。算例中对以电动汽车换电站和电池储能电站作为储能单元的微电网分别进行讨论,结果表明,相比传统电池储能电站,电动汽车换电站作为储能装置,通过协调优化,可以提高微电网的可再生能源接纳能力,提高微电网可靠性,并更具经济性。     

微电网孤岛运行的分层控制策略研究

微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网的运行控制困难,为此提出了分层控制（Hierarchical control）方法。在微电网孤岛运行的控制系统中,分层控制包含2个层次,其控制是通过上层将控制信息发送到下层来实现的。对于低压系统中线路的下垂特性（Droop控制）,提出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器。通过理论分析,在微电网孤岛运行时,微电网的输出电压幅值和频率显示稳定。利用Matlab/Simulink仿真结果表明,该分层控制策略能稳定地控制微电网的电压和频率,具有很好的稳态性。     

微电网孤岛运行下垂控制分析及仿真

微电网一般有并网和孤岛运行,并网运行一般采用功率解耦控制,其网络电压和频率由大电网决定,而孤岛运行时,网内电源决定微电网的电压和频率。由于一次能源波动和负载波动,为了维持微电网电压和频率稳定,采用电压频率下垂控制,分析了下垂控制的基本理论,给出应用下垂控制的微电网仿真波形。     

微电网孤岛运行下的频率控制研究

频率控制是孤岛微电网稳定性控制的关键,其本质是功率的平衡和再分配。分析微电网不同分布式电源和负荷的频率特性,详细分析阐述了传统大电网与孤岛微电网频率控制的差异,并基于传统电网的三层调频方式提出了微电网孤岛运行下的频率分层控制方式,最后通过孤岛微电网下的频率调节试验系统来验证分析微电网主电源的频率调节特性。     

含异构微源孤岛微电网的瞬时有功功率分配问题研究

在含高比例可再生能源的孤岛微电网中,风、光、储等可再生能源和柴油发电机等传统能源分别通过并网逆变器和同步发电机接入网络.由于不同接入形式在物理结构和动态特性等方面存在显著差别,易导致孤岛微电网易出现微源间的瞬时功率分配失衡问题.部分并网逆变器在微电网发生功率陡增后易承担过多的瞬时功率,导致逆变器的过载和运行模式切换.因...     

微电网孤岛运行时的频率综合控制策略的研究

针对现有微电网运行模式切换方法,以提高从并网转换为孤岛运行时控制策略切换的可靠性和微电网孤岛运行时频率的稳定性为目的,提出一种将P-Q控制和U-F控制集中于一个逆变器,通过连续监测联络线交流电流,在无需通信的情况下实现微电网不同运行方式下控制策略切换的方法,该方法具有较高的可靠性,节省了通信设备的投资。实验结果表明该控制策略有效可行。     

基于先导节点选取下优化下垂控制的孤岛运行微电网负荷功率分配方法

针对传统孤岛运行微电网存在运行不平稳的问题,提出基于先导节点选取下优化下垂控制的孤岛运行微电网负荷功率分配方法。首先通过导纳矩阵对电源端的电阻进行控制,给出各端口的电流及电压,得到先导节点选取矩阵相关的适应度函数,确定孤岛微电网先导节点。在此基础上,对直流电压与输出功率均值和传统下垂控制方法导致的电压跌落进行补偿,优化负荷功率的分配精度。实验结果表明,该方法可使母线电压恢复至平稳运行状态。     

含分布式光伏电源的微电网孤岛动态运行策略

在充分考虑含光伏电源的城市配电网中负荷与光伏电源之间的日分布特性曲线差异的基础上,提出了一种在配电网故障情况下的光伏电源微电网孤岛动态运行策略。该策略建立了孤岛运行的优化模型,优先保证对少数重要负荷进行供电。通过三次样条插值模拟几类典型行业的日负荷曲线和光伏电源的日输出功率曲线,并采用粒子群优化算法得到各分布式光伏电源在各时段对各行业非重要负荷的最优供电功率,从而实现负荷需求与电源发电之间的动态适配。 针对所提出的微电网孤岛运行策略,以美国PG&E69节点配电系统为仿真算例进行了验证。仿真实验的结果表明,该供电策略在配电网发生故障后,可以合理地生成针对负荷需求的最优孤岛供电方案,并充分地利用可再生资源对失电的负荷恢复供电,有效提升了电网的自愈能力。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况.采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比.算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况.该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算.     

微电网孤岛运行混合储能自适应控制策略

蓄电池/超级电容器混合储能系统综合了超级电容器高功率密度和蓄电池高能量密度的优势,是储能技术未来发展方向之一。针对平抑微电网直流母线电压波动的应用需求,研究了蓄电池/超级电容器混合储能系统,建立了微电网孤岛运行状态混合储能系统等效电路模型。为充分保证混合储能系统整体性能,提出一种主从双环结构自适应控制策略,系统依据所设置的不同开环截止频率,对母线功率波动进行自适应响应,完成上层的功率自适应调节并使之平衡。针对负载电流不易测量的问题,提出基于扩张状态观测器的方法对其进行虚拟测量。仿真分析结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

微电网孤网运行时的频率特性分析

微电网孤网运行时的频率特性是微电网运行机理分析和控制策略研究的基础.针对逆变器、同步发电机和异步发电机不同接口型微电源,分别从控制策略、传递函数和结构特点等方面进行定性和定量分析,结果表明不同的微电源具有差调频、无差调频和无调频特性3种不同的调频作用.微电网的频率特性由不同微电源的调频特性共同决定,是否存在无差调频型微...     

基于时变通用生成函数的孤岛运行模式下微电网可靠性评估

并网型微电网进入孤岛运行模式后,其未来短期运行的供电可靠性具有时变性。为此,提出基于时变通用生成函数(TVUGF)的可靠性评估方法。采用马尔可夫—TVUGF模型求取预测风速状态概率及微电网系统时变状态概率,得到分布式电源出力TVUGF模型;考虑微电网计划解列和孤岛切负荷策略,对每个系统状态进行分类故障影响分析,建立微电网可靠性TVUGF模型,进而得出微电网负荷点和系统可靠性指标。考虑到TVUGF运算中需计算的状态数较多,提出TVUGF运算的合并同类项和状态重新划分法,以减少计算量,提高计算速度。采用所述方法对典型低压微电网系统进行可靠性评估,评估结果及分析验证了该方法的正确性和有效性。     

微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

考虑到微网线路阻抗呈阻性引起有功和无功之间存在强耦合,在孤岛模式下,采用传统V/f下垂控制策略不能有效地实现分布式电源输出功率随着负荷功率变化而变化,为实现负荷功率的合理分配,提出采用坐标旋转的虚拟功率V/δ下垂控制策略。该策略由于采用正交线性旋转变换矩阵,实现了功率的解耦,并且增加了功率输出限制反馈环节修正项和微分环节修正项,有效地跟踪负荷功率的变化,确保负荷的合理分配。通过对微网孤岛运行模式下增/切负荷或退出某一分布式电源进行Matlab仿真分析,验证所提出控制策略的可行性。     

基于几何分布的微电网孤岛运行可靠性快速概率评估

微电网内间歇性分布式电源和负荷的波动性使孤岛运行可靠性评估变得复杂。而避免负荷频繁投切的实际短时孤岛切负荷策略增强了负荷状态的时序关联性,该策略下序贯蒙特卡洛仿真计算量大。针对上述问题,文中基于几何分布模型和概率计算,提出了快速准确计算微电网负荷点停电时间概率分布的解析公式,可综合计算负荷点和系统可靠性指标。以改造的配电系统为例,通过评估微电网孤岛运行可靠性将所提方法与蒙特卡洛评估方法进行了对比分析,论证了所提方法的快速性和有效性;对源荷功率波动性和切负荷策略对微电网孤岛运行可靠性的影响进行分析,进一步验证了所提计算模型的合理性。     

含多分布式电源独立微电网的混合控制策略

针对独立微电网系统中众多的风力发电机组、柴油发电机组和蓄电池储能系统之间的复杂协调控制问题,提出了一种基于对等控制和集中控制相结合的独立微电网混合控制策略。在对等控制方法中,设计了"经济输出功率限制"模块及其算法,改进了柴油发电机组的有功频率特性,提高了多台柴油发电机组并列运行时的经济性和灵活性。基于集中控制的微电网中央控制中心从系统全局的角度对系统中各台风力发电机组和柴油发电机组的解并列、蓄电池储能系统的充放电等离散控制活动进行权衡优化,保证独立微电网系统的经济稳定、灵活高效运行控制。仿真分析了独立微电网系统在不同情况下的运行控制结果,验证了所提方法的有效性。     

孤岛模式下的微电网低频减载策略分析

文中提出了一种微电网在孤岛模式下的低频减载策略.总结了各种分布式电源的特性,建立了由双馈风电机组、光伏发电系统、燃料电池发电系统、微型燃气轮机发电系统、蓄电池及局部控制器组成的微电网的动态仿真模型.探讨了孤岛模式下微电网的频率控制架构,以及系统频率变化率、等效转动惯量与有功缺额之间的关系,并据此提出了估算微电网扰动后有...     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

光储柴独立微电网中的虚拟同步发电机控制策略

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统组成的独立微网,提出一种适合微网在孤岛模式下稳定运行的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型,并分析其输出电压和转速的阶跃响应特性;其次,在充分考虑DGS和VSG不同控制特性的基础上,提出一种适应独立微网分层协调控制的改进型VSG策略;然后,在基本VSG控制器中增加虚拟阻抗环节,灵活实现对微网谐波的抑制;最后,建立一套包含2台100 k V·A VSG及1台440 k W DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。