微电网监控与能量管理

<正>微电网具备并离网运行与切换、平滑波动、跟踪计划和消峰填谷等协调控制和能量管理的功能,能够基于微电网并网点功率要求,结合功率型和能量型混合储能系统的特点和分布式光伏电源出力特征等约束条件,快速响应并完成储能装置充放电切换和功率调节。(1)数据采集与处理监控系统能够采集和处理下列几类数据:遥信量、     

分布式发电与微电网应用的锂电池储能系统研究

针对分布式发电与微电网的应用需求,对锂电池储能系统组成、锂电池成组方式、电池管理系统(BMS)功能特点、储能变流器(PCS)控制策略进行了研究。在理论研究基础上,研制了80 kW/128 kWh锂电池储能系统,并搭建了含光伏、储能和负载的微电网试验环境,对储能系统的并网PQ控制、离网VF控制、并离网平滑切换等控制策略进行了试验验证,结果证明所采用的控制策略能满足微网并网和离网的运行要求,能实现并、离网平滑切换,为深入研究大容量储能系统及更复杂的微电网运行条件奠定了基础。     

基于VSG的直流侧混合储能自适应协调控制策略

虚拟同步发电机(VSG)技术与传统的逆变器控制相结合,可提高微电网并网和离网情况下的电能质量.独立微电网为确保用户侧供电质量,负载波动时常以牺牲储能设备的荷电状态(SOC)为代价,导致系统稳定性削弱.针对该问题,提出基于VSG的混合储能协调控制方法.直流侧采用大功率锂电池通过双向DC/DC与超级电容的组合,以实现功率合理分配;同时通过引入自适应协调系数λ,实现暂态工况下超级电容SOC和微电网系统频率的协调控制,优化了系统的功率分配特性,进而使超级电容在稳态工况下处于充放电裕度相等状态,确保微电网平滑过渡下一次系统功率波动.搭建Matlab/Simulink仿真实验平台,通过对比分析三组不同控制策略下的不同功率波动情况,验证了所提出的控制策略的可行性和有效性.     

微电网非计划孤网控制策略分析

研究了微电源在功率控制和电压频率控制方式下的微电网非计划孤网过程,提出了微电源出力控制和主网出力控制2种策略,并引入电压的孤网判据.2种控制策略侧重点不同,前者更符合微电网自身灵活独立运行的特点,后者使主网的调度更加容易,在制订微电网控制方案时可综合考虑微电网用户和主网2个方面的需求.在PSCAD仿真软件中进行的建模和仿真实验分析结果表明,2种控制策略均可使微电网维持并网和孤网稳定运行,且含电压频率控制的策略更易使微电网恢复稳定.     

考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型

能源利用效率低和环境污染严重等问题促使分布式微电网技术得到快速发展。从主网侧来看,微电网作为一个可控子系统,稳定的联络线功率可以使得其外部特性被视为与时间相关且具有周期特性的等效负荷。然而,微电网内可再生能源出力的不确定性致使联络线功率稳定面临很大风险。为了解决这一挑战,提出了考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型,通过协调优化其他可调度分布式电源和储能系统的出力,降低可再生能源不确定性带来的风险,从而保证微电网与主网间联络线功率的稳定性。采用列生成算法对所形成的鲁棒优化模型进行求解,在修改后的IEEE 33配电系统上进行算例验证。仿真结果表明,提出的模型可以有效地稳定微电网与主网之间的功率交换,使其具有等效负荷的外部特性。     

一种直流微电网多模式能量管理策略研究

直流微电网因其能量利用率高、环境友好和经济性高的特点,在电网中将扮演越来越重要的角色。直流微电网运行模式多,内部分布式电源功率波动大,运行可靠性有待提高。文章提出一种直流微电网多模式能量管理策略,依据大电网工作情况以及直流微电网和大电网之间是否存在功率流动,将直流微电网与大电网相连时的运行模式分为主动并网、从动并网和离网模式三大类,根据每种模式下系统各单元之间的功率关系细化能量协调控制,既在从动并网模式下充分利用储能装置出力维持微电网功率平衡,提高并网时微电网的自主调节能力;又通过主动并网模式下储能装置蓄能,间接提高微电网离网时的独立调节能力,从而同时提高微电网的离并网独立运行能力。最后,用几种典型工况的仿真实例验证所提能量管理策略的可行性。     

离网情况下微电网频率控制策略

微电网源荷功率不平衡将导致微电网频率波动。为维持离网情况下微电网频率稳定,充分利用各微电源的发电优势,本文针对商业应用价值较高的光储型微电网,提出了一种基于分层控制思路的离网情况下微电网频率控制算法。根据频率动态特性将系统频率分为4个区域,针对不同频率区域通过储能或光伏发电系统的主动调节作用、低频减载和高频切机等控制措施实现频率的稳定控制。经实例验证,所提策略可对微电网中多类型微电源进行协调控制,以满足微电网功率平衡要求,维持系统频率稳定。     

平滑微电网联络线功率波动的储能系统容量优化方法

为了抑制高可再生能源渗透率并网微电网联络线功率波动对电网的不利影响,提出了用于控制微电网联络线功率输出的储能系统容量优化确定方法。在已知微电网可再生能源功率输出、负荷、可控电源额定功率及联络线功率控制目标的前提下,基于微电网平滑联络线功率所需可控功率输出的频谱分析结果,可优化选取满足联络线功率控制目标、微电网内部设备输出功率限制、储能系统效率及荷电状态运行约束的储能系统功率及容量。算例验证了所提方法的有效性。     

基于微电网系统的储能逆变器研究

随着国家大力推进新能源技术,以风力发电、太阳能发电为主的分布式发电得到广泛应用。为了解决分布式电源与电网之间的协调控制问题,引入了微电网的概念,储能逆变器作为微电网的重要组成部分在微电网的控制中发挥了重要作用。本文从储能逆变器的角度出发,介绍了储能逆变器的组成和功能,对储能逆变器的并网控制策略、离网控制策略、调制方法及并离网运行模式的切换策略进行了深入研究,实现了对负荷的持续性供电。     

微电网孤岛运行模式下的协调控制策略

微电网是一种特殊形式的有源配电网,为大规模分布电源控制提供了一种有效方法.微电网能运行在并网和孤岛状态,并网时可以从主网吸收电能或向主网提供电能,当主网发生电能质量事件时,微电网能从主网脱离单独运行.微电源和存储设备必须协作才能维持微电网孤岛运行.列举并讨论微电网孤岛运行,总结不同作者提出的微电网协调控制策略,对这些不同的控制方法进行比较,提出应根据微电网不同运行模式和影响因素对分布式电源采用不同控制策略.     

孤岛联网后独立型微电网改造方案与实现

孤网供电的海岛与大陆联网后,微电网的运行方式将发生变化,通过改造微电网能量管理系统和协调控制系统,针对不同的运行方式给出相应控制策略,将独立型微电网改造成并网型微电网。从系统层面、设备层面和策略配置层面描述了微电网系统架构、能量管理策略和协调控制策略的改造,实现并离网平滑切换、黑启动等功能。应用经济调度运行控制、削峰填谷控制和联络线功率控制等策略,以增强电网间互动、资源互动为目标,与高性能、高拓展能力的协调控制平台及大数据服务相配合,促进就地可再生能源消纳,通过对电源及负荷的合理调度,延缓跨海电缆的扩容升级。     

20kW双级型T型三电平储能功率变流器研制

随着微电网的迅速发展,以风能、太阳能为主的分布式电源输出功率的不确定性和间歇性问题也日益突出。为了平抑和调节微网系统中由分布式电源和各类负荷引起的功率波动,研制了一种以双级型T型三电平为拓扑、集并离网模式为一体的储能功率变流器(PCS)。在深入分析双级型T型三电平PCS拓扑和基本工作原理的基础上,给出了并网与离网两种模式下的控制策略以及切换逻辑,并进行了实验研究。实验结果证明该台PCS既能在并网模式下实现恒流和恒功率控制,又能在离网模式下通过U/f控制使交流侧稳定输出。     

含有混合储能的微电网控制策略研究

微电网在系统结构发生变化或者出现故障时,通过调节电源保证对电网及负荷提供优质电能,主要体现控制策略上。将基于超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上,采用模糊滑模的控制方式对混合储能装置进行控制。在Matlab/Simulink平台搭建含有混合储能及多微源的微电网仿真模型,通过具体算例验证了该控制算法的先进性。该控制算法不仅可以实现平抑微网并网波动功率和微网离网投切负荷时的波动功率,而且能够实现系统由并网/离网的平滑切换,从而使系统的稳定性得到提高,并进一步验证该控制策略的优越性。     

基于混合储能的微电网功率控制策略

微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战.采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命.文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电.在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性.     

含有混合储能的微电网控制策略的研究

微电网在系统结构发生变化或者出现故障时,通过调节电源保证对电网及负荷提供优质电能,主要体现在控制策略上。将以超级电容器与蓄电池的混合储能系统并联在微电网上为对象,采用模糊滑模的控制方式对混合储能装置进行控制。在Matlab/Simulink平台搭建含有混合储能及多微源的微电网仿真模型,通过具体算例验证了该控制算法的先进性。结果表明,该控制算法不仅可以实现平抑微网并网波动功率,微网离网投切负荷时的波动功率,而且能够实现系统并网/离网的平滑切换,从而使系统的稳定性得到提高,进一步验证该控制策略的优越性。     

一种统一并离网模式的串联型光伏微网分层分布式控制策略

相较于传统并联型微电网,串联型微电网将低压微源变换器输出端直接相串联进行升压供电,具有无需额外升压环节、无环流问题、电压质量高、系统效率高、功率协调控制简单等优点,为微电网的组网方式提供了一种新的有效途径。面向串联光伏微电网系统,本文提出了一种统一并离网模式的双层分布式控制策略,基于串联光伏模块邻近通信的功率因数角一致性协议,底层一次控制实现频率同步和功率协调,上层二次控制实现并离网模式管理、并网下功率优化和离网下电压频率恢复等功能,所提分层分布式控制能够保证并离网双模式及其无缝切换下的稳定运行。最后搭建了四台逆变器串联实验平台,结果验证了所提控制方法的可行性和有效性。     

一种单相–三相混合微电网结构及其能量协调控制方法

由于分布式电源(distributed generation,DG)输出功率的间歇性和负荷的多变性,在传统单相三相混合微电网孤岛运行时易出现电压波动和三相功率不平衡现象。为此,该文提出一种单相-三相混合微电网结构及其能量协调控制方法,该结构主要包括功率共享单元(power sharing unit,PSU)、储能单元(energy storage unit,ESU)及单、三相微电网。针对PSU提出的基于下垂控制的能量协调控制方法,在三相功率不平衡时,协调混合微电网各相进行功率交换,从而抑制三相功率不平衡;在分布式电源出力或者负荷发生突变时,可快速提供有功和无功支撑,从而抑制混合微电网的电压波动。通过ESU稳定PSU直流侧的母线电压,实现对混合微电网能量波动的缓冲。仿真与实验结果都表明了所提方法的合理性和有效性。     

基于DIgSILENT平台的微电网协调控制策略仿真研究

为了最大限度地发掘分布式电源在经济、能源和环境方面的优势,同时协调配电网与分布式电源间的矛盾,分布式电源通常以微电网的组织模式运行。本文针对一风、光、储和可调负载相组合的微电网系统,研究了一种微电网主从控制下的协调控制策略,并基于DIgSILENT平台对该控制策略下的微电网4种运行工况进行了仿真研究,以验证该微电网协调控制策略的合理性和有效性。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。