基于虚拟同步机运行模式的平滑算法

为降低光伏出力与电网负荷快速波动对储能系统产生的不利影响,提出将平滑算法引入虚拟同步机控制技术中。首先通过建立考虑平滑环节的小信号模型,验证平滑算法对储能系统功率变化率的影响,并推导出储能系统物理约束与平滑算法的关系式;进一步探究系统提供不同无功功率时的输出特性,分析得到平滑算法对系统提供无功功率能力的影响。理论推导与仿真验证表明：平滑算法的加入不仅可以降低储能系统的功率变化率,经过合理设计滤波器还可以平抑系统波动,缩短系统的动态响应时间;然而平滑单元的引入也会提高对储能系统的容量需求,当储能容量一定时,也会引起可输出无功功率范围的缩小。     

储能最小运行虚拟同步机微电网预测控制研究

针对风光储荷微网系统大容量蓄电池增加系统建设成本和分布式逆变器并网稳定性的问题,研究了基于预测控制的虚拟同步机风光储荷微网系统.首先,分析了风光储荷微网系统结构和各组成部分的工作模式;其次,研究了虚拟同步机控制策略,通过虚拟同步机提供转动惯量以提高并网系统的稳定性;然后,研究了基于预测控制的能量管理方法,在满足本地负荷...     

风光储联合发电系统运行特性的研究

基于国家风光储输示范工程,分析张北地区风电、光伏发电等新能源资源状况和出力特性,探讨如何发挥化学储能系统的出力特性和调节作用,得出风光储联合发电系统的出力特性和联合发电组合方式。     

考虑经济性的大规模风光储系统容量优化配置

风能、光伏等新能源发电具有随机性、间歇性,对该场景下配备储能系统是解决新能源消纳、提高经济性的有效方法.通过对比多种电池储能技术系统成本和度电成本,选用磷酸铁锂电池作为大规模储能系统电池组成进行功率/容量优化配置,以弃风弃光量最少和年收益最大为目标,通过购电成本与各电站年效益关系分析经济效益,结合青海某地区储能电站数据为算例,计算出若要储能电站年回报率8％以上,且在寿命周期内回收投资,储能电站的购电价格应不大于0.4元/kWh.     

风光储联合发电系统调频控制策略研究

针对风光储联合发电系统的运行特点,基于分段调频控制的理念,提出了一种风光储联合发电系统参与电力系统二次调频的控制策略。该控制策略根据区域控制偏差ACE就调频控制的紧急程度进行划分,在不同控制区域使用不同的有功控制方式,实现对联合发电系统出力的精细化控制,最大程度利用风电及光伏发电,保障储能电池SOC运行在合理范围。仿真分析验证了所提调频控制策略的可行性、有效性及经济性。     

储能系统在风光储试验系统中的应用分析

介绍了杭州新能源风光储试验系统的组成、工作原理、系统运行参数。重点分析整理储能系统调试试验数据,对储能系统在波动平抑和削峰填谷模式下的运行情况进行分析及评价。最后对国内储能形势进行概述并对储能的未来作了简单的预测。     

基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略

针对光伏发电缺乏转动惯量以及传统集中式微电网频率控制PI参数整定困难的问题,在利用虚拟同步机技术(VSG)及其调频特性的基础上,提出一种基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略.微电网中央控制器通过实时监测系统频率偏差,利用强化学习算法计算微电网的功率缺额;根据系统功率缺额,以各光伏发电成本最小为目标,利用拉格朗...     

考虑储能充放电功率限制的并网光储虚拟同步机控制

光储虚拟同步机正常工作时,其输出功率跟踪指令值,光伏进行最大功率跟踪,通过储能消除光伏出力与虚拟同步机功率指令之间的偏差,抑制逆变器输出功率波动。而光伏具有波动性与不确定性,光伏功率波动超出储能调节能力时,会使直流母线电压出现较大偏移,影响虚拟同步机运行的稳定性。针对上述问题,提出了考虑储能充放电功率限制的并网光储虚拟同步机控制方法。根据储能荷电状态,对逆变器、光伏和储能进行协调控制。在储能充放电功率达到上限时,抑制并消除了直流母线电压偏移。在充分利用储能调节能力支撑虚拟同步机功率跟踪需求的同时,避免了储能的过放和过充,实现了光储虚拟同步机系统的安全稳定运行。PSCAD/EMTDC中的仿真和半实物仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

引入储能单元的虚拟同步机研究

由于微网中光伏等分布式能源具有发电间歇性和不稳定性,采用虚拟同步发电机控制不能维持直流母线电压稳定,从而不能提供稳定和足够的能量缓冲响应分布式电源功率波动。首先研究了一种引入储能单元的虚拟同步机;然后利用传统同步电机二阶模型的阶跃响应原理分析了分布式电源波动时虚拟同步机的储能功率需求,并据此设计了储能单元;最后搭建了基于EMTDC/PSCAD的仿真模型,设计了样机。仿真和实验结果验证了所提方法及控制策略的正确性和有效性。     

新型虚拟同步发电机分布式主动支撑控制策略

面向新能源分布式发电变流器主动支撑控制,提出了一种新型虚拟同步发电机控制策略,来实现有功-频率和无功-电压动态支撑,能够为电网的稳定提供必要的惯量和阻尼,并具备更好的多变流器协同工作能力和对电网的接入能力。首先建立同步发电机的电磁模型,提出虚拟定子绕组概念来调整变流器输出阻抗以满足微网功率解耦条件并实现多变流器间负荷分配,从而设计励磁器来实现无功-电压动态调整。同时结合转子运动方程设计调频器来实现有功-频率动态调整,并提出了虚拟励磁补偿和二次调频策略以消除电压和频率调整静差。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真结果以及实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种基于虚拟同步机的背靠背系统控制策略

本文将虚拟同步机控制策略应用至背靠背变换器系统中,提出一种直流母线电压平衡的控制策略,在模拟同步电机外部特性的同时,实现功率双向流动。通过仿真表明,与dq旋转坐标系下的传统控制策略相比,虚拟同步机控制功率切换更为平滑,谐波含量更低。本文在对背靠背系统进行建模分析的基础上,根据三种不同的性能指标分析两种控制策略的优劣。在此基础上将背靠背系统作为能量平衡系统,平衡两个电网之间的功率负载分配。在没有锁相环和dq解耦模块的基础上,简化控制设计,实现能量平衡。     

基于模糊控制的自适应虚拟同步发电机控制策略

为了解决分布式能源与电力系统兼容的问题,采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术,将同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数引入逆变器控制,以提高系统的频率响应特性和电网应对扰动能力。在此基础上,提出一种基于模糊算法的自适应VSG虚拟惯量和阻尼系数控制策略。根据同步发电机角频率变化率和角频率偏差的变化规律,重新设计模糊规则调节虚拟惯量和阻尼系数,以提高VSG的控制效果。仿真结果表明,该策略能够合理地抑制瞬态过程中VSG频率和功率的波动,维持电网的稳定运行。     

Characteristics of Parallel Operation of Inverter‐Type Distributed Generators Operated by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to a grid by inverters is growing. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. They cannot have synchronous power. Power systems become unstable if the capacity of the inverter‐type DGs is increased. The concept of controlling inverters to behave like a synchronous generator is studied in this paper. The result is referred to as a “virtual synchronous generator” (VSG). The VSG has synchronous power. Power systems become stable as a result of using the VSG. The VSG is useful in the parallel operation of DGs. The VSG can synchronize with other VSGs, synchronous generators, or the grid. In this paper, a method for the synchronous operation of a VSG is studied, and experimental results on a VSG running in parallel with a synchronous generator and other VSGs are presented.     

分布式发电中的虚拟同步发电机技术

随着分布式电源渗透率的不断提升,常规的分布式并网发电控制技术将会使得电网的稳定性问题越发严峻,虚拟同步发电机技术因其能够改善电网稳定性而成为研究的热点。首先介绍了同步发电机频率及电压控制的机理,接着介绍并分析了现有的两大类具有典型性的虚拟同步发电机技术方案及其控制原理,最后对虚拟同步发电机技术的发展方向进行了展望。     

Flexible Virtual Synchronous Generator Control for Distributed Generator with Adaptive Inertia

Distributed generators using power electronic converter interface have no inherent inertial response similar to that from the rotating mass of conventional synchronous generators. Virtual synchronous generator (VSG) emulates the behavior of the synchronous generator including system inertia to improve system dynamic performance. Unlike a real synchronous generator, using VSG with proper design, the equivalent inertia of the distributed generator can be controlled in a wider range. In this paper, a flexible virtual synchronous generator (FVSG) control strategy is proposed, with adaptive inertia contributing to a fast and smooth inertial response. The frequency change rate is designed as an adaptive inertia coefficient to flexibly accommodate system inertia with frequency fluctuation rate. Compared with the conventional VSG control, based on fixed inertia coefficient, both inertia support and oscillation suppression are achieved in the proposed control scheme. Moreover, the principles of control parameters design are analyzed in details. Thus, the dynamic response of the system frequency can be substantially improved by the FVSG. Both Matlab/Simulink simulations and prototype tests are implemented to validate the proposed FVSG control strategy on improving system dynamic frequency performance.     

带蓄电池SOC反馈的虚拟同步发电机系统

为了更好地模拟同步发电机的惯性环节并发挥不同储能单元的优势,对带有蓄电池和超级电容组成的混合储能单元的虚拟同步发电机系统进行研究,详细分析了系统的数学模型和控制策略,考虑储能元件自身的特点以及蓄电池的使用寿命,提出了含蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)反馈的虚拟同步发电机系统控制策略。通过搭建相应的MATLAB/SIMULINK仿真模型,分析蓄电池在正常充电状态与SOC达到上限时储能的功率分配情况,验证所提出的控制策略的正确性和有效性。结果表明,所提出的带蓄电池SOC反馈控制的虚拟同步发电机系统,可在功率波动时实现功率合理分配,在维持系统的稳定性的同时延长储能的使用寿命。     

基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略研究

当孤岛状态下的微电网输出功率发生变化时,微电网母线电压频率往往也会发生变化.导致微电网电能质量下降,对接入微电网的设备造成不良影响。在传统大电网中,同步发电机因具有较大惯性的特点在维持电网电压稳定上发挥了巨大的作用。通过对同步发电机工作原理的研究与分析,设计了模拟同步发电机的逆变器控制策略。这种基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略能够模拟同步发电机的外特性。使逆变器输出电压具有较大的惯性,可以提高微电网母线电压频率的稳定性,并且可以实现逆变器输出功率的均分。最后在微电网实验平台上验证了这种控制策略的有效性。     

虚拟同步发电机技术及展望

随着分布式电源渗透率增加,电网将逐步发展为电力电子变换器为主导的低惯量、欠阻尼网络,稳定性问题愈发严重。虚拟同步发电机(VSG)技术因其能使逆变器模拟同步发电机运行机制、有利于改善系统稳定性而成为研究热点,并具有广泛的应用前景。首先介绍了VSG的基本原理,然后从运行控制、稳定分析以及典型应用等方面分别综述了VSG技术的关键问题与研究现状,并从中提炼出后续可能的研究方向。     

Stabilization of a Power System Including Inverter‐Type Distributed Generators by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to the grid by inverters is growing year after year. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. Power systems may become unstable as the capacity of the inverter‐type DGs continues to increase, because the inverter frequency is controlled just to follow the frequency determined by other synchronous generators. It has been suggested that inverters be controlled to behave like a synchronous generator. This concept is referred to as the virtual synchronous generator (VSG). In this paper, a control scheme for a VSG is presented, and the design method for the required energy storage and the capacity for grid stabilization control by a VSG is investigated by computer simulations.