串联和并联结构的多微网系统分层协调控制策略

根据多微网间的串联和并联组网结构,设计了串、并联不同结构的多微网系统两级分层控制方案.以多微网系统允许出现的有效运行状态为基础,依据其当前状态和触发事件制定微网运行状态的转换.针对多微网系统的联络线功率控制、并网和孤岛模式切换,提出串、并联结构的多微网中央控制器之间的协调配合策略.结合云电科技园智能微网的工程建设,利用MATLAB/Simulink软件搭建串联和并联结构的多微网模型;仿真分析联络线功率调节、不同模式转换和同步过程中微网的动态特性.仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性.     

多微网多并网点结构微网设计和模式切换控制策略

以鹿西岛微网示范工程为背景,介绍了鹿西岛微网特点,风电、光伏发电和储能的规模及组成,并重点阐述了多微网、多并网点结构设计以及分层控制的监控系统,详细分析了24个运行方式切换策略及切换流程,并结合实际运行结果进行验证。实践证明灵活的微网结构和智能的切换控制方法可实现微网并/离网无缝切换,有效提高海岛供电可靠性,减少夏季高峰负荷拉闸限电。     

基于广义需求侧资源的微网运行优化

智能电网技术为需求侧响应的实施和各类分布式能源的接入创造了良好条件。文中分析了分布式发电、负荷、储能等3类资源在微网运行优化中各自发挥的作用和协调关系,将其视为广义需求侧资源,建立基于"源—荷—储"三维架构、更具弹性的微网运行优化构架。为降低微网运行优化问题的维度,提出将启发式规则与粒子群算法相结合的求解模型,首先利用启发式规则形成储能与负荷的优化策略,然后利用多目标粒子群形成电源的优化策略。为兼顾优化控制结果的稳定性和精确性,采用滚动时间窗优化方法。算例对比分析了各类需求侧资源对微网运行优化的效果,验证了所提方法的有效性。     

孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例—积分—微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡。通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性。     

平抑功率脉动的微电网PQ控制策略优化设计

作为微电网分布式电源的主要控制方式之一,PQ控制在不平衡电压下运行时会产生有功和无功功率的脉动现象。文中推导出有功脉动幅值和无功脉动幅值之间的关系,并进一步提出了控制功率脉动的微电网二级控制策略。该方案根据最优化理论,以功率脉动幅值为优化目标,以文中定义的功率脉动率和PQ控制的功率给定值为约束建立优化模型。通过拉格朗日乘子法将优化模型转化成非线性方程组求解,从而得到正负序电流的最优给定值,然后利用双电流控制可以达到同时减小有功和无功脉动的目的。仿真结果表明,该方案相对于传统控制向微电网注入的负序电流较小,且有效控制了有功和无功脉动。     

基于分层控制的多微网并网/解列运行控制策略

针对传统V/f下垂控制在微网并网/孤岛运行过程中控制精度低、频率稳定性差等问题,通过对下垂控制的理论分析,考虑了线路等效电阻对微网控制的影响,提出了一种改进的V/δ下垂控制方法。以此方法为基础,设计了以微网中央控制器为核心的多微网分层协调控制系统,提出了多微网并网/解列运行过程的暂态控制策略与流程。以某海岛离网型风光柴储系统为对象,EMTDC/PSCAD仿真和实际系统试验验证了所提控制策略与流程的有效性。     

孤岛模式下基于多代理系统的微电网能量协调控制策略

微电网内发电功率和负荷需求的平衡是微电网稳定运行的一个重要条件,文中提出一种孤岛模式下非合作环境中基于多代理系统(MAS)的能量协调控制策略,在考虑各分布式电源的利益下,通过各代理的交互协调达到系统的整体目标。文中给出了MAS的框架性设计思路、典型分布式电源及负荷的代理模型、基于优先顺序的能量协调策略、主导代理的算法;通过算例讨论了各代理的行为特征,验证了文中方法具有实时性,可实现能量的灵活调度,保证微电网的稳定和经济运行。     

微网孤立运行时的调频策略研究

微网在主网发生故障或检修时运行于离网模式下,此时处于孤立状态的微网必须要有自身的调频能力。提出了一种孤立微网的频率控制策略,提高了孤立微网的抗频率干扰能力。提出的控制策略针对各种微源对频率调节的不同特性和能力,将微网中调频微源分类处理,通过设置判定条件和参数决定各微源是否参与调频以及参与分量,使得孤立微网具有经济快速的调频策略。最后使用Matlab/Simulink仿真软件建立微网仿真模型,验证所提出调频策略的有效性。     

基于改进层次分析法(AHP)的微网成本-效益评估

对微网中各类分布式能源(distributed energy resource,DER)运行状况进行等年值成本与效益分析,体现了微网整体投资与效益,从而为微网方案的遴选提供参考。应用改进层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)从主、客观角度综合分析了微网的成本、效益。利用三标度法构造判断矩阵提高收敛速度和一致性,归一化专家构建判断矩阵的权重向量的期望作为各指标权重;综合考虑DER的经济运行状况、对环境和不同种类负荷造成影响等因素来量化等年值微网成本、效益的各指标。对4种微网方案进行了成本-效益评估,评估结果表明该微网区域采用风机与蓄电池组合可以取得较好经济效益,从而验证了该方法的可行性。     

智能变电站SV网数据交换装置设计

由于工业交换机数据交换延时的不确定和不明确,使得过程层组网方案不能应用于智能变电站的保护系统。基于现场可编程门阵列(FPGA)的媒体访问控制(MAC)核仿真技术,设计了具有延时明确和等间隔数据交换特点的数据交换装置,取代工业交换机组建过程层网络,不仅可以实现过程层采样数据的共享,还可以简化保护系统采样网络的结构。同时,描述了数据交换装置的设计原理和应用方案。     

基于预测控制的并联式多微网协调控制策略

多微网系统由多个子微网构成,其控制策略较单微网系统更为复杂。针对并联结构的多微网系统,提出了一种基于预测控制的多微网协调控制策略,通过预测控制求得多微网协调因子的最优值,基于此最优值协调各微网之间的功率分配,从而维持整个微网电压和频率的稳定。仿真结果表明,该控制策略能够有效地应对微网之间的功率波动。     

适用于MMC多端高压直流系统的精确电压裕度控制

当多端高压直流输电系统用于远距离输电时,直流线路的电压降落以及线路功率损耗会对电压裕度控制的精度带来较大影响,使直流电压不能稳定控制于一点,为此提出一种适用于多端柔性直流输电系统的精确电压裕度控制方法。推导了多端柔性直流输电系统的dq坐标数学模型,基于直流系统潮流计算的思想,充分考虑线路压降和损耗对控制参考值的影响,对电压裕度的取值进行计算,并在控制器中实现裕度修正。在PSCAD/EMTDC环境中建立了基于模块化多电平换流器的三端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提出的控制方法的正确性和有效性,该方法能够有效避免因电压裕度取值不当造成的控制特性偏移,并在系统受到较大功率扰动时可以有效、迅速地转换控制方式,提升系统稳定性。     

一种可实现微网系统快速平滑并网的主动同步控制策略

为实现微网系统从孤岛运行模式到并网运行模式的平滑过渡,微网与主电网的同步是首要考虑的问题。提出了一种新型基于锁相环原理的主动同步控制策略,该方法通过主动调节微网母线电压的频率、相角和幅值跟踪主电网电压,从而减小并网时刻的电压偏差,达到孤岛模式向并网模式的平滑过渡。同时,采用电压矢量叉积作为鉴相器,微网频率和相角可同时快速有效地跟踪电网频率和相角。并且该方案不需传递相位等时域信号,仅需依赖于低带宽的通信,原理简单、易于实施。最后,实时硬件在环仿真与实验结果表明,该控制方案可实现微网快速平滑并网。     

基于多代理系统的多微网能量协调控制

多微网系统的能量协调是其稳定运行的必要条件。针对多微网系统的能量协调提出了基于多代理系统（Multi-Agent System,MAS）的分层控制方案,采用JADE（Java Agent Development Framework）平台构建包括单元层、单微网层、多微网层和配网层的层次化多代理系统框架,给出了多微网系统的能量协调过程和优化目标,利用代理的自治性和协作性,实现稳态运行时微网内部、多微网之间的能量协调。以一个多微网系统为例,讨论了各Agent的功能及各Agent之间的交互,验证了所建立的基于MAS的分层控制方案的有效性,适用于多微网系统能量分层管理。     

水电站励磁系统参数优化研究

由于电网建设与电源建设、负荷发展存在时间差,现有网架结构和地区用电负荷可能难以满足大型能源基地电能送出的需求。为了解决这一问题,提出了1套电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)的参数优化方案。在综合考虑系统需求及机组稳定性的基础上,通过增加1级超前滞后环节来改善本机PSS的频率特性,找出影响电能送出的振荡模式,针对该模式对机组励磁系统进行重点相位补偿。优化参数比原始参数具有更平缓的幅频特性和较大的临界增益。采用电力系统综合分析程序,分别通过时域仿真和现场试验的方法,验证了该电站开机极限功率在2010年夏季丰水期方式下可以由1765MW提高到2900MW。研究结果表明:优化并网机组PSS的参数可有效改善系统的动态稳定水平,提高电网的外送能力。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

不同场景下的光蓄微电网调度策略

将日前动态经济调度方法应用于由光伏发电系统和蓄电池组成的微电网,使其运行成本最小化。采用了计及充放电功率限制这一动态非线性约束的简化动力学蓄电池模型,应用改进的多种群实编码遗传算法进行求解,改进算法中种群个体可根据充放电功率进行修正,同时目标函数中增加了蓄电池荷电状态的惩罚项。利用微电网算例,在不同折旧成本和电价的场景下,对动态经济调度与其他控制策略进行了比较。结果验证了所提方法的有效性,同时帮助确定其适用范围。     

中国多微网系统发展分析

随着微网大规模接入电网,一定区域内多个邻近微网互联形成多微网系统。在微网向智能电网发展的过程中,多微网系统成为继单微网之后的新型电网研究热点。选取广东省绿色能源技术重点实验室(CET Lab)多微网系统为研究平台,详细分析了当前主流多微网系统基本结构组成。按其典型应用场景,主要介绍偏远地区型、家庭小区型、办公楼宇型、工业园区型和实验研究型这五种多微网系统类型,并选取相对应类型的国内实际多微网系统进行场景应用分析。最后,结合目前多微网系统研究较为关注的规划设计、模式切换、优化运行和控制装置四个方面,对多微网系统的关键技术进行探讨与展望。     

基于分层控制的多微网并联运行磁场定向控制策略

由于原有方法对多微网并联运行磁场定向控制具有延迟的问题,导致多微网并联运行磁场定向控制的效果较差,因此,设计一种新型多微网并联运行磁场定向控制策略。首先设定多微网并联运行磁场定向控制指标,然后确定多微网并联运行磁场定向控制影响因素,最后建立并网方案中的分配系数,采用分层控制的方法,对多微网并联运行磁场进行定向控制,以此完成多微网并联运行磁场定向控制的优化设计。最后进行仿真实验,验证所提出控制策略的电压调节速度、功率稳定性以及功率调节正确性,得到结果表明此次研究的多微网并联运行磁场定向控制策略具有有效性。     

基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略

在含有分布式电源的微电网中,下垂控制会导致系统频率、电压偏离额定值,需要上层控制环节来消除偏差。然而分层控制中大多数控制策略都需要集中式的控制中心,对通信依赖度高,具有一定的局限性。文中结合微电网分层控制的基本框架,以实现每一层的分布式控制为目标,提出了基于多智能体一致性算法的分布式分层控制策略,以维持微电网系统频率和电压的稳定,以及实现有功、无功负荷在分布式电源间的灵活分配。文中提出的控制策略采用完全分布式的控制方法,在每一层控制中均不需要集中式的控制中心,适用于拓扑结构多变的微电网。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性。