基于多Agent的海岛微电网分布式双层控制方法

为实现海岛微电网的分布式控制,本文提出一种基于多Agent的微电网分布式双层控制方法。该方法模型的下层为微电网,上层为其通信网络G。首先,采集功率输出信息,结合网络邻接矩阵和分布式电源DG(distributed generation)容量等信息,设计可控DG之间的信息交互策略以及处理方法。其次,利用多Agent和矩阵论思想,为可控DG设计权值矩阵,并导出系统分布式控制律。最后,利用该分布式控制律对可控DG功率进行调整。调整过后,可使可控DG的输出功率与自身最大发电功率容量呈比例,且满足微电网功率平衡。经过仿真验证,当系统处于环境和负载产生剧烈波动的情况时,本文方法仍能保证微电网电压和频率维持在额定值,维持功率平衡。     

孤岛方式下基于多代理系统的微电网有功-频率控制

提出基于多代理系统的微电网框架.建立了由微电网控制代理、局部控制代理、分布式能源代理及负荷代理组成的多代理控制系统,并对各种代理的具体功能进行了详细分析.当微电网与大电网并网运行时,总控制代理利用线性化模型实现快速控制的同时进行经济优化:当处于孤岛模式下,总控制代理切换到紧急模式,调节分布式能源的功率,在必要时切除部分负荷保证系统的稳定安全过渡.通过测试网络的仿真表明,在孤岛模式下,基于多代理系统的控制策略可以有效地恢复微电网的频率.     

基于PCS功率越限判据的独立型微电网紧急控制策略

紧急控制作为微电网系统的最后一道防线,在系统受到大扰动以后,能够维持频率稳定,对微电网的稳定运行具有重要意义。文中分析了频率紧急控制策略以及轮次减载策略在微电网中存在的定值整定难、无法精准减载的问题,提出了一种基于储能变流器(PCS)输出功率越限判据的独立型微电网紧急控制策略:在外部扰动导致PCS输出功率越限时,通过计及电池荷电状态(SOC)的均衡控制策略计算PCS的越限功率,采用负荷精准减载方案精确切除负荷,并针对工程实施采用面向通用对象的变电站事件(GOOSE)通信技术、提出小步长趋势变化采样算法和防一点大数算法,提高了控制系统的响应速度,提升了大容量独立微电网运行的稳定性。通过新疆某独立型微电网项目工程案例验证了本方案的可行性和有效性。     

基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制

考虑到微电网中的储能配置特点和孤岛微电网等效转动惯量难以准确确定的问题,分别提出了基于超级电容器功率监测和基于微电网频率变化率与反馈信息的孤岛微电网紧急切负荷控制策略。前者充分利用了微电网中的功率型储能设备,简单、可靠但不具有通用性;后者利用首次切负荷之后的反馈信息进行补充切负荷,能在近似估计孤岛微电网等效转动惯量的情况下比较准确地确定孤岛微电网中的有功缺额并进行紧急切负荷控制。利用DIgSILENT/PowerFactory建立了微电网模型,仿真结果验证了所提出的两种切负荷控制策略的有效性。     

智能微电网监控系统

文章设计了一套可应用在居民小区、小型工厂和偏远农村地区的微电网监控系统;基于STM32F103C8T6单片机组成下位机部份,主要负责控制微电网系统的运行、系统的并网接入、三相负载功率的平衡调节、上下位机的无线通信、保障系统安全运行的电流电压实时监测;由通信模块和软件平台模块构成上位机部分,主要负责微电网系统的远方控制以及系统内综合信息化管理,可在手持移动设备和笔记本上运行;该系统功能齐全,使用方便,能够实现一定意义上的智能电网。     

微电网能量管理系统功能结构研究

微电网系统包含多种微电源和不同类型的负荷,受自然条件的限制,微电源的波动幅度和速度常常大于负荷的变化,因此微电源对电网稳定性的扰动也常大于其负荷,从而使得传统的能量管理系统不再适用。为了充分发挥微电网低碳、经济的优势,需要优化微电网的能量调度以使微电源得到最大利用。针对微电网系统的特点,提出了一套较为完善的微电网能量管理系统,并对其各功能模块的主要任务及其完善的特色进行了详细阐述,该系统能够实现预报、实时、历史信息的全面监测、微电网系统状态的同步监控、预报警和预防控制以及微电网的能量多目标优化运行综合协调控制功能。提出的微电网能量管理系统进一步完善了微电网的控制功能,提高了微电网的控制精度和有效性,为原型系统的开发及工程应用提供重要支持。     

风水互补微电网的功率波动节能控制数学建模

在对风水互补微电网的功率波动节能控制数学建模方法的研究过程中,采用当前的算法进行建模时受到大量的外界因素干扰,存在功率波动节能控制效果不佳的问题。为此,提出了一种基于功率曲线算法的风水互补微电网的功率波动节能控制数学建模方法。该方法针对运行的风水互补微电网系统进行分析,先计算出系统在不同自然条件下所需要的发电最大功率,依据系统在不同条件下对功率的需求设置2条或多条发电机机外特性曲线,在此基础上将风水互补微电网的功率波动节能控制问题转换为发电机与其功率平衡控制的问题,在保证负荷需求的基础上,以最大化利用风能和水能为原则,以整个系统的运行发电成本最低为目标建立风水互补微电网的功率波动节能控制数学模型。实验仿真证明,基于功率曲线算法的风水互补微电网的功率波动节能控制数学建模方法建模精确度高,鲁棒性强。     

考虑储能荷电状态的附加功率调节的混合微电网协调控制

提出一种附加功率调节的混合微电网协调控制策略,对光伏和储能组成的交直流混合微电网的功率分配问题进行研究。考虑直流负荷大小和荷电状态(SOC)变换,给出一种加入两个比较器的电压外环电流内环双环控制,实现储能在不同负荷情况下充放电,防止储能过度充放电。针对储能处于停机模式时系统功率不平衡问题,基于上层控制设计分布式电源的多模式切换算法,求得附加功率实时调整交直流微电网连接的双向DC/AC变换器的输出功率。搭建光伏-储能交直流混合微电网仿真模型,各分布式电源能够根据不同的运行模式快速分配功率,协调维持系统的稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

交直流微电网AC/DC双向功率变换器控制策略

为了实现交直流混合微电网的可靠并网,基于微电网中AC/DC双向功率变换器下垂控制策略和预同步工作原理,提出一种适用于混合微电网中连接交直流子网的AC/DC双向功率变换器的控制策略。孤岛/并网模式时采用双向下垂控制实现双向功率流动。在由孤岛模式转为并网模式时,利用消除dq轴电压偏差实现幅值与相位同步,无需通过锁相环获取相位信息,实现平滑并网。同时,针对微电网中由于不平衡负载导致的三相不平衡工况,采用正负序分别控制的方法实现了非理想工况下微电网的同步互联。仿真结果验证了该方案的可行性。     

应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略

配电网发生停电事故时,可组建应急微电网来应急供应电力。由于应急微电网存在临时建立、通信条件差、工况多变及电源车频繁插拔等问题,提出了应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略,同时将储能与柴油发电机作为主电源供电。所提控制在一次下垂控制与二次频率及电压恢复控制的基础上加入均衡控制,并基于不同时间尺度解耦。其中,柴油发电机的均衡控制通过反馈频率控制信号来修正稳定运行点,以补偿调速器测量误差实现出力均衡;储能的均衡控制根据荷电状态偏差动态调节下垂斜率,以实现荷电状态的均衡。所提控制策略不依赖于中央控制器,有利于应急供电的迅速开展。最后,仿真验证了控制策略的可行性与有效性。     

含海洋能发电的海岛微网源荷储容量优化配置研究

为了提高风能、太阳能和海洋能等可再生能源的利用率,并保证远洋海岛淡水供给,合理地配置微网的源荷储容量是海岛微网建设的关键。结合海岛特有的源荷特点,针对海岛微网源荷储容量配置所面临的问题,文中提出了一种含海洋能发电的远洋海岛微网源荷储容量优化配置方法。分析典型海岛微网结构,并建立波浪能、潮汐能及海水淡化等海岛特有的源荷模型;根据远洋海岛源荷运行特性,将外层容量配置优化和内层运行成本优化相结合,提出海岛微网源荷储容量配置的双层优化模型;考虑供电可靠性和居民用水需求,基于构建的海岛微网协调运行控制策略,利用粒子群算法对双层优化模型进行求解。算例分析表明,文中提出的优化配置方法可以更加合理地实现海岛源荷储容量配置,为未来远洋海岛微网建设提供理论依据和技术支撑。     

基于深度Q学习的含电动汽车孤岛微电网负荷频率控制策略

负荷频率控制对维持孤岛微电网的稳定运行有着至关重要的意义.针对微电网受到强随机扰动和网络拓扑参数改变时的频率控制问题,文章提出了基于深度Q学习(deep Q-learning,DQN)的含电动汽车孤岛微电网负荷频率控制策略.首先,建立了考虑用户充电行为随机性的集群电动汽车频率控制模型,从而搭建出包含光伏、风电、微型燃气...     

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。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法

为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。     

基于自适应经济下垂控制的微电网分布式经济控制

在孤岛微电网中,传统下垂控制按分布式能源的容量比分配有功功率,容易使微电网的整体运行成本偏高。为有效降低系统运行成本,依据等微增率准则提出一种基于边际成本的经济下垂控制框架,在该框架下分布式能源能够按照等边际成本出力。考虑到分布式能源的最大出力限制,提出基于一致性的分布式自适应控制器,将功率稳定在最大值,从而退出边际成本一致性。提出一种分布式二次频率控制器有效恢复孤岛微电网的频率。仿真结果证明了所提控制器的有效性以及抗通信失败的性能。