分布式电源接入直流微电网的研究综述

论述了推动直流微电网发展的因素及国内外发展状况.对直流微电网的系统结构、多源协调控制方式进行了分析.介绍了直流用电设备和直流保护设备的类型.提出直流微电网存在的问题及未来的发展前景.     

直流微电网的控制技术综述

综述了国内外直流微电网控制技术的研究现状。首先,针对直流微电网具有底层复杂、上层简单且已完全电力电子化的物理特性,指出直流微电网在结构与控制技术上与交流电网的差别;其次,在描述直流微电网基本结构的基础上阐述了直流微电网控制技术的分类与组成,指出底层控制是维持整个系统稳定运行的基石,而协调层控制通过设置各功率接口的工作模式和控制参数来实现系统的功率平衡和母线电压稳定;对底层控制中的电压电流控制、最大功率跟踪、荷电状态控制和电流分配机制进行分析,并对协调层控制中的分散控制、分布式控制与集中控制进行分析与比较。最后,指出不同控制技术适合的应用场景,并且展望了直流微电网控制技术未来的发展趋势。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。     

基于DBS的直流微电网控制策略仿真

针对现有直流微电网中多个微源协调控制策略的不足,采用直流母线信号DBS(DC bus signaling)控制策略对直流微电网中各微源进行协调控制。该策略将母线电压等级控制策略与下垂控制相结合,首先根据各微源属性对其优先级进行划分,依照电压等级控制策略确定各微源的工作阈值;其次根据下垂控制设计不同的下垂系数,对同一电压等级下的各微源输出功率进行分配,确保直流微电网的稳定运行;最后分析了孤岛和并网模式下各微源的工作方式,并在Matlab/Simulink中构建直流微电网仿真模型进行验证。仿真结果表明,采用DBS控制策略是可行有效的。     

直流微电网改进分级控制策略研究

针对适用于任意用户的小型直流微电网,在分析其组成结构及发电单元输出特性的基础上,提出一种改进分级控制策略。该控制策略分为3级:第3级为上级电网提供调度接口;第2级通过设计电压等级确定微源的优先级,不使用通信线路仅通过采集本地信息完成对微源的调度,实现再生能源的优先发电和自主均流,并通过改变储能装置的下垂系数提升直流微电网离并网切换时的瞬态特性;第1级实现各变换器的底层控制。仿真和实验结果表明该控制策略能够根据母线电压变化实现直流微电网的自主控制。     

直流微电网及其多变流装置协调控制技术研究

分布式发电技术和微电网技术是智能配电网技术的2个重要组成部分.微电网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题,同时在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致.简要介绍了微电网及其在配电网中的应用,分析了直流微电网技术的优势,并给出了直流微电网的基本结构,分析了直流微电网中多变流装置的协调控制技术,为直流输电技术在微电网中的发展提供研究思路.     

孤岛直流微电网光储荷协调分层控制研究

为了提高直流微电网中分布式发电的能源利用率和母线电压稳定性,文中直接从母线电压着手,提出以直流母线电压为基准的分级式控制方法,在储能单元、光伏单元、可控负荷等对应的变换器上设定动作阈值,各单元在不同电压区间下处于不同的运行模式,储能单元采取基于电池剩余容量（state of charge,SOC）偏差和直流母线电压偏差的模糊下垂控制,光伏单元采用双模式切换控制,最后基于Matlab/Simulink搭建了直流微电网模型,模拟了基于模糊下垂的光储荷协调分层控制的8种运行状态,验证了其优越性。     

一种直流微电网协调运行能量管理方法

根据微电网系统中发电、储能、并网等模块的工作特性,本文提出了一种直流微电网协调控制方法,能够协调各模块工作在互相合适的工作模式,并根据需求在各个模式之间进行平滑切换,保证直流微电网的稳定运行。最后,通过实验对协调控制方法进行了验证。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。     

基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制

对于以可再生能源发电为主的微电网系统,直流微电网以显著优势成为新的研究热点。针对目前已有直流微电网控制的不足,采用了基于直流母线电压信号（ＤＢＳ）的协调控制策略,简化了控制结构,避免了通信线路的建设;完善了系统结构,加入对微型燃气轮机的控制;对直流微电网的运行模式进行了分析,设计了各分布式电源的优先级别和输出特性,实现了运行模式之间的平滑切换;最后在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网仿真模型,对其在各种运行状态进行了仿真验证,结果表明所采用的控制方法能够实现直流微电网的协调控制。     

基于分布式控制的直流微电网控制稳定性分析

随着电网技术的发展,直流微电网已经成为了电网的重要组成部分,成为居民住宅和商用楼宇的主要能源来源型式,具有可靠性高、可控性强的优点.微电网的稳定性控制一直是微电网的重点研究方向,本文基于分布式控制模式下的微电网大信号、小信号模型的角度出发,采用Lyapunov方法研究了直流微电网中与大信号下稳定运行的参数边界条件,提出...     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量(state of charge,SOC)的改进下垂控制策略.该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡.为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压...     

自治直流微电网分层控制策略

分布式控制策略由于可以与系统的监测体系相结合,有效解决了传统下垂控制方法所带来的电压跌落等问题。鉴于已有分布式控制策略在电压跌落补偿以及储能系统管理等方面的不足,该文采用新的分层控制策略来实现孤立直流微电网的可靠运行。该策略分为2层,第1层控制是就地控制,采用本地母线电压信号作为电力平衡指标来划分系统的运行模式;第2层控制是依靠通信的系统级控制,采用低带宽通信技术来实现母线电压的实时调节,并且根据蓄电池荷电状态(stage of charge,SOC)调节下垂控制参数以达到SOC均衡化的目的。通过MATLAB/simulink搭建了光储直流微电网模型,仿真结果验证了第1层控制可以不依靠通信连接来实现系统可靠运行,加入依靠通信的第2层控制后,能有效解决传统下垂控制所带来的电压跌落问题,并实现蓄电池SOC的均衡化。     

微电网的分层控制研究

微电网技术具有许多优点,然而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。针对此问题,提出了分层控制方法。这种控制方法将分层控制分为三层,每一层独立完成自身的控制任务,通过通信通道向下层传达命令,且传达命令过程中不会影响系统的稳定性。基于下垂控制方法,微电网分层控制的第一层为分布式电源和负荷控制,第二层为在第一层控制信号基础上的频率和电压幅值控制,第三层为微电网功率和主网功率控制。利用Matlab/simulink对微电网接入主电网进行建模仿真,结果表明分层控制方法能够较好地实现对微电网的控制。     

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。     

基于模型预测控制方法的风电直流微网集散控制

设计了一个基于模型预测控制器的风电直流微网集散控制系统。为满足系统经济运行及高质量电能的要求,采用模型预测控制器作为其集散控制体系架构中的主控制单元,以产生本地控制器参考信号。为规避该分层控制结构中通信故障对系统稳定性的影响,本地控制器采用双冗余参考信号,正常运行时,接受模型预测主控制器的参考信号,一旦通信失败,本地控制器迅速切换至电压分层控制策略产生的参考信号。如此,既能够保证正常运行时系统高效运行及对电能质量的要求,又能在故障时保证系统不失稳。基于Matlab仿真平台对所提风电直流微网集散控制系统的有效性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提风电直流微网集散控制系统在采用模型预测主控制器时,能够满足系统设计目标,实现联网或孤岛状态下对系统功率灵活、高效地调节;在系统通信故障时,通过控制器切换,能够保障系统稳定、安全运行。     

基于共识算法的直流微网群分布式优化调度策略

近年来,以直流单微网为构成单元的直流微网群因其具有新能源渗透率更高、稳定性更强、能效更好等优势越来越受重视。针对直流微网群提出了一种完全分布式优化调度策略,实现了直流微网群各分布式发电机(distributed generators,DG)与发电成本和碳排放有关的增量成本一致性目标。通过分布式通信结构对目标函数分别在微网层、网群层改进共识算法迭代寻找最优功率分配比例。以寻优结果为指令并考虑直流微网群中线路电阻对功率比例均分精度的影响设计了新型下垂控制器调度各微源,实现了直流微网群经济低碳运行。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建了仿真模型,验证了所提控制策略的可行性。