基于实时数据的主动配电网控制器测试平台设计

为了解决主动配电网协调控制中控制器缺乏基于实时运行数据测试验证的问题,在应用电力系统仿真软件DIgSILENT来搭建仿真网络模型的基础上,利用标准规约接口获取实时电网运行数据,搭建了主动配电网控制器测试平台。测试平台利用调度主站转发和无线公网传输的方式,获得配电网实时运行数据。基于实时数据,利用DIgSILENT仿真配电网实际运行环境,进行主动配电网控制器的测试。该测试平台针对主动配电网控制器的区域自治控制和区域间协调控制2种控制模式进行了测试验证。测试结果验证了平台的有效性,为主动配电网控制器的硬件在环测试提供了切实有效的手段。     

主动配电网协调控制的仿真测试平台

主动配电网技术通过调度分布式电源及储能单元,实现对配电网双向潮流的主动控制,提高了配电网对间歇式能源的消纳能力。完善的监测控制系统是实现主动配电网主动控制的关键。针对控制系统研究其测试平台,以主动配电网协调控制方法为例,通过分析其测试需求,提出了一种基于DIgSILENT的测试平台方案,详细说明了平台接口的实现方法。根据实际的测试效果总结了测试系统的测试时序,并结合示范工程算例的典型场景对控制器和主站进行测试,通过与仿真结果的对比,验证测试平台的有效性。     

基于前推回代优化算法的社区能源网络有功实时调配策略

针对含户用光伏系统的社区能源网络有功调配需求,提出一种前推回代优化算法。该方法将光伏发电单元、储能单元与公共连接点(point of common coupling,PCC)整合成参数时变的虚拟网络模型,以"约束条件逐层回代,优化目标逐层前推"的优化方式,求解社区能源网络多目标组合优化问题。在此基础上,依托社区能源网络示范工程,开发能量管理平台对前述算法进行验证。测试结果证明,前推回代优化算法可以根据设备的工作状态,智能调整变量区间,重构优化算法,实现社区能源网络有功统一调配,并在充分考虑储能设备生命周期内剩余工作能力的条件下,实现社区能源网络光伏利用率最大化、储能利用率最大化、PCC有功功率波动最小化的组合优化目标。     

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。     

适合多元用户互动的信息—物理融合能源USB系统

能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息—物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息—物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。     

能源互联网内多类设备协同运行的能量管理系统软件设计

针对能源互联网中的海量分布式设备和电动汽车的需求，利用C#和Java编程语言设计并开发面向能源互联网的能量管理系统。该系统采用典型B/S 架构，以Asp.Net动态网页开发技术和数据库技术为核心，由云端后台算法、云端服务器的MySQL数据库、前端的网页三大部分构成。详细介绍了软件平台的系统框架，分为上下两层。其中，上层为日前-实时协同的多时间尺度能量管理系统模块，下层包含分布式设备协调控制子系统和电动汽车协调控制子系统。最后，通过仿真算例分析，能量管理系统能对海量的分布式设备和电动汽车进行优化调度，验证了该软件的可移植性、有效性和实用性。     

基于复杂网络理论的能源路由器物理层模型及配置策略EI北大核心CSCD

能源路由器以可再生分布式能源的高效利用为目标,需实现能源互联网中多种形式能量的协调管理以及保障电网的安全可靠运行。该文首先依据能源路由器的功能,提出了一种能源路由器模型与组成架构,并基于复杂网络理论,建立了能源路由器系统抽象模型与物理层之间的有机联系。其次,基于系统内节点的电气特性,通过考虑权值的Girvan-Newman算法,分析系统的节点的社区构成,形成能源路由器系统网络架构。随后,考虑经济性与能量损耗特性,提出能源路由器物理层网络配置模型。最后,算例表明,所提算法可以有效地进行能源路由器系统的网络架构的确定与配置。     

基于区块链的分布式能源交易物理-信息仿真平台

研究基于区块链的硬件仿真平台,设计控制架构以实现区块链与智能设备间的数据交互,评估能源区块链受真实环境中各种物理因素影响的性能,是分析不同区块链架构对分布式能源交易适用性的基础。为模拟园区规模下分布式能源产消者的运行状态,设计并实现了具有硬件层、控制层、网络层与区块链层4层架构的分布式能源交易物理-信息仿真平台。其中,硬件层基于真实物理模型实现,代表实际发用电方主体;控制层实现硬件层与区块链层间的数据交互;网络层定义节点连接方式;区块链层采用权威证明(PoA)共识机制,负责撮合与记录电能交易。最终形成了一种软硬件结合的完整能源区块链仿真架构,支撑智能设备“能量流”向区块链“数据流”转化。仿真结果表明,所设计仿真平台能够实现对能源区块链系统性能的测试,以太坊PoA共识机制已基本能够满足分布式能源交易对性能的要求。     

配电网广域保护控制通信网络建模与组网策略

网络化的广域保护控制是配电网发展的必然趋势,然而其工程化应用受通信网络实时性与可靠性的影响,现阶段尚缺乏定量化的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析工具与研究方法,使得相关研究难以深入开展。从网络性能约束出发,基于OPNET仿真平台对实体设备进行自定义建模,并通过加载报文协议、设置网络优化策略搭建配电网广域保护控制系统仿真模型,并结合通信设备选型、网络拓扑以及优化调度策略设置不同仿真场景在不同网络层级下进行通信组网策略仿真研究,获得定量化的网络性能分析结果。基于OPNET的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析与组网策略研究方法能为配电网广域保护控制系统通信组网的规划、设计与运行提供指导依据。     

基于多故障场景的大规模安全稳定控制系统可信测试方法

目前区域电网安全稳定控制系统主要依赖出厂前的静态测试或实时数字仿真系统等仿真测试,现场联合调试和安全稳定控制策略动态验证不够完善,设备安装、调试检验、参数设置过程中可能存在的隐患难以完全排除,因此亟须建立有效的现场测试方法,确保安全稳定控制系统的可信可用。文中提出基于电力调度数据网、电力无线虚拟专网、全球定位系统构建大规模远程测试体系。以BPA和PSASP软件等中国电力调度部门常用仿真软件的仿真结果为输入信号源,各站测试终端经通信网络相连共同组成分布式远程测试平台进行安全稳定控制系统动态整组仿真测试。同时,对测试平台的组网架构、通信方式、控制方法和测试终端设计进行了详细介绍,并以中国新疆和田地区安全稳定控制系统为实例开展现场试点应用,实现了大规模安全稳定控制系统的可信测试。     

船舶综合能源管理系统研究综述

随着传统能源日益短缺，船舶动力系统正向新能源化升级转型，但新能源出力的不确定性也为系统的经济、安全运行带来挑战。基于此，传统船舶能源管理已不再适用，综合型能源管理系统亟需归纳梳理。针对以上情况，从国内外新型智能船舶政策入手，对比分析了各国船舶能源管理系统发展情况。对典型能源管理拓扑和船舶微网拓扑进行梳理，并基于“互联网＋智慧能源”的架构阐明船舶能源管理模式变革。总结分析了船舶综合能源管理的上层能源优化调度、底层协调控制策略以及与智能算法的应用结合。归纳了油-电混合动力推进、柴油机余热混合式推进、新能源电力混合动力推进3种典型船舶动力系统的应用架构。最后指出船舶的不确定性能源管控、多能源协同机制、数据驱动以及多层级EMS设计才是未来的发展趋势。     

区域能源互联网信息物理建模及控制策略

大力发展低碳经济是解决能源危机、环境污染、温室效应等问题的有效途径之一。在分析区域分布式能源系统一般结构的基础上,提出冷热电联供下基于多智能体系统的区域能源互联网架构模型。结合元胞自动机理论,给出考虑冷热电协同控制的能源路由器设计方案。提出一种集中分散相融合的分布式协调控制策略。仿真算例验证了所提模型和控制策略的有效性。     

电化学储能电站协调控制器动模试验关键技术研究及应用

电化学储能电站是新能源建设的重要环节,协调控制器是保证电化学储能电站安全可靠运行的关键二次设备。针对协调控制器开展动模试验的诸多难点,分析了协调控制器及其控制策略、电化学储能电站中电池管理系统(battery management system, BMS)与储能变流器(power conversion system, PCS)的特性以及协调控制器GOOSE数据交互等三方面问题。通过对BMS与PCS特性仿真方法的研究,提出了针对多个BMS与PCS的层级化建模技术。根据模型计算及数据交互要求,研发了实时仿真方法及GOOSE数据收发机制。在此基础上,搭建了实时仿真系统与协调控制器装置的闭环环境,制定试验方案并开展了完整的动模试验。模型的实时运行及动模试验的开展证明了针对协调控制器动模试验技术的可行性。     

区域能源互联网信息物理建模及控制策略

大力发展低碳经济是解决能源危机、环境污染、温室效应等问题的有效途径之一。在分析区域分布式能源系统一般结构的基础上,提出冷热电联供下基于多智能体系统的区域能源互联网架构模型。结合元胞自动机理论,给出考虑冷热电协同控制的能源路由器设计方案。提出一种集中分散相融合的分布式协调控制策略。仿真算例验证了所提模型和控制策略的有效性。     

区域能源互联网信息物理建模及控制策略

大力发展低碳经济是解决能源危机、环境污染、温室效应等问题的有效途径之一。在分析区域分布式能源系统一般结构的基础上,提出冷热电联供下基于多智能体系统的区域能源互联网架构模型。结合元胞自动机理论,给出考虑冷热电协同控制的能源路由器设计方案。提出一种集中分散相融合的分布式协调控制策略。仿真算例验证了所提模型和控制策略的有效性。     

智能电能表全生命周期质量服务平台及其服务主题研究

智能电能表全生命周期管理离不开“互联网+”的构建,文章介绍了智能电能表全生命周期管理云服务平台的设计理念与方法,提出了基于云服务平台的应用场景的规划原则,分析了监管机构、电力公司、生产企业和社会公众在智能电能表全生命周期管理方面的现状与痛点,并根据规划原则,设计和研究了针对这些现状与痛点的应用场景,包括应用场景的设计思路和实施框架,为云服务平台的建设奠定了基础,为智能电能表全生命周期管理提供了新的方向和方法。     

城轨交通混合型再生制动能量利用系统及其控制策略

针对城轨交通再生制动能量利用问题,结合城轨交通供电系统负荷特性,提出一种含能馈系统与储能系统的混合型再生制动能量利用系统及其控制策略。结合城轨交通供电系统架构与负荷特性,提出混合型再生制动能量利用系统拓扑结构并分析其运行原理。以充分利用再生制动能量为目标制定系统能量管理策略,实现在多种运行模式和运行工况下的功率潮流管理。提出计及牵引网母线电压控制和系统动态功率分配的分层控制策略。通过仿真分析验证所提系统及其控制策略的正确性和有效性,并借助相关技术指标和经济性指标对不同再生制动能量利用方案进行对比。结果表明,所提分层控制策略能协调控制系统按需回馈、存储/释放再生制动能量,实现城轨交通再生制动能量高效利用,并有效抑制牵引网母线电压波动;同时,所提混合型再生制动能量利用方案能较好地兼顾技术效果和经济性,相比储能方案和能馈方案有一定优势,可作为城轨交通再生制动能量利用方案的选择之一。     

支撑电网黑启动的风光储新能源电站协调控制策略

针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。     

串联充电-并联放电型电感储能线圈炮系统的研究

建立了串联充电-并联放电型电感储能单级脉冲感应线圈炮的系统模型,利用PSpice对系统特性进行了仿真,分析了弹丸线圈时间常数、转换电容、初始位移等参数对发射过程的影响,并对比了单个电感线圈储能和两个电感线圈串联充电-并联放电型电源拓扑的发射结果。搭建了由两个电感线圈构成的串联充电-并联放电的小型线圈炮实验系统,其中控制电路以DSP芯片TMS320F2812为基础设计而成。实验结果和仿真结果吻合较好,验证了系统模型的正确性。