孤立运行光/储微电网中储能变流器暂态功率波动协调抑制策略

光/储微电网在孤岛模式下,储能系统维持微电网内部功率平衡,并保证电压、频率稳定。但当网内负荷发生较大突变时,会导致储能变流器的输入或输出功率突变,造成变流器电流的瞬时应力增大,易引起过流等故障,降低微电网整体可靠性。针对这一问题,提出了一种基于储能变流器与光伏逆变器协调运行的控制策略,该策略利用储能变流器输出有功功率的变化率对光伏逆变器d轴参考电流进行快速补偿,调节光伏逆变器的输出功率,使光伏系统与储能系统同时响应网内负荷的变化,从而达到抑制储能变流器暂态功率波动的目的。建立了包含储能变流器、光伏逆变器、光/储协调控制系统、网络和负荷的微电网小信号模型,分析了系统的稳定性。利用Matlab/Simulink对光/储微电网进行仿真,并搭建光/储逆变器并联实验平台,不同工况下的对比仿真和实验结果验证了所提协调控制策略的有效性。     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术

分析了典型微电网中逆变器并联系统的有功功率和无功功率环流模型,并针对传统下垂法控制的微电网并联逆变器的输出电压幅值和频率的不稳定问题,提出了一种改进的自调节下垂系数控制法,有效减小了微电网负荷突变等情况下母线电压幅值及频率的波动。同时,根据并联逆变器的输出无功功率调节自身输出阻抗,抑制微电网中逆变器之间的无功功率环流,减少由于无功功率环流引起的系统设备容量和线路损耗增加等问题,提高系统的稳定性和可靠性。仿真和实验均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

多功能逆变器在微电网储能系统中的应用

针对规模化电动汽车接入微电网所带来的严重谐波问题,提出将多功能逆变器应用于微电网储能系统(energy storage system,ESS),实现网络波动功率和谐波电流同步治理。搭建含多台电动汽车的微电网模型,分析ESS多功能逆变器拓扑结构。利用离散傅立叶分解和切比雪夫带通滤波器确定储能系统典型波动功率,采用CPT控制检测负载谐波分量确定储能系统谐波补偿功率,二者实时叠加,结合ESS运行效率、荷电约束来确定ESS额定容量。系统采用前馈重复控制提高储能系统多功能逆变器的动态响应特性。以山西忻州实际采集风/光数据为算例,采用MATLAB和PSCAD仿真软件搭建仿真模型。仿真结果表明,多功能逆变器用于储能系统不仅对典型波动功率可达到良好的调整特性,而且合理补偿了网内负载谐波。     

一种快速无功支撑的阻容性逆变器并联控制方法

在低压微电网多逆变器并联系统中,负荷突变会导致微电网电压波动,逆变器具备快速无功支撑能力是维持电压稳定的必要途径。该文通过将阻容性虚拟复阻抗引入到逆变器输出电流反馈中,提出一种快速无功支撑的阻容性逆变器(RC型逆变器)及其并联功率分配方法。该逆变器将其等效输出阻抗设计成阻容性,可实现微电网在公共连接点处的无功功率快速支撑,从而保持系统电压稳定,并可抑制逆变器输出阻抗和电网阻抗间的谐振,进一步降低电压畸变。在对阻容性逆变器进行等效建模基础上,通过设计阻容性虚拟复阻抗,给出该类逆变器并联的多环功率精确分配方法,包括功率下垂控制外环,虚拟阻抗中间环及输出电压控制内环。分析虚拟复阻抗参数对并联环流的影响,并选取合适的控制参数。仿真和实验验证了控制方法的有效性。     

计划孤岛下考虑停电成本的微电网增配储能优化策略

为合理利用微电网储能资源,发挥储能系统的综合效用,提出微电网计划孤岛下考虑停电成本的增配储能优化策略。首先,建立考虑微电网负荷类型的停电损失模型,采用等微增率法则优化各类负荷的停电时间;然后,考虑不同时刻微电网风光出力和负荷需求不同,构建微电网计划停电典型运行场景;最后,以增配储能投资成本和切除负荷引起的停电损失之和最小为目标,以增配储能容量为决策量,建立微电网计划孤岛下考虑停电成本的储能优化配置模型,并采用粒子群算法进行求解。算例结果表明,所提方法能够在遵循负荷最优停电策略的框架下对储能容量经济增配方案做出合理决策。     

混合储能平抑微电网功率波动控制策略研究

针对微电网中功率波动所造成的直流母线电压和功率不平衡问题,本文提出了一种保证微电网中微电源、负载和混合储能系统协调统一的电池逆变器控制策略。文中以包含混合储能系统的直流微电网为研究对象,根据微电网各模块之间的功率流,总结出微电网的4种工作模式,并在Matlab/Simulink平台对微电网在各种工作模式下的动态特性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的策略在保证微电网不同工作模式之间平稳过渡的基础上,能够更好地平抑系统功率波动,稳定直流母线电压。     

考虑微电网联络线利用率的混合储能容量优化

对并网型微电网中的蓄电池和超级电容混合储能系统进行储能容量的优化,利用离散小波变换对微电网中的净负荷功率进行分解,得到满足联络线功率波动要求的联络线功率分配,以及对蓄电池和超级电容的功率分配。考虑联络线利用率的提升,引入联络线功率平移调整量为优化变量参与混合储能容量的优化。建立以经济成本和联络线利用率综合目标为优化目标的模型并采用遗传算法进行求解,即满足经济性要求同时有效提高了微电网的联络线利用率。通过算例进行了验证分析。     

基于Matlab/Simulink的功率控制策略建模及仿真

为保持微电网在孤岛运行模式时的电压及频率稳定，在微电网内采用储能系统来平衡微电网内的功率波动。基于三相电压源型逆变器，采用d-q解耦控制策略控制储能系统的充放电功率，并在Matlab/Simulink软件中建立了该控制策略的仿真模型。算例分析表明，在该控制策略下储能系统输出的有功及无功功率响应速度快、稳定性高，能够保持微电网电压及频率稳定，证明了该控制策略的正确性和有效性。     

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。     

基于功率能量特性的含小水电微电网储能容量配置方法

含小水电微电网受源荷不确定性影响易产生较大的功率波动,离网状态下易导致微电网系统停电、弃电的发生。为了充分考虑含小水电微电网功率、能量的平衡特性,提高含小水电微电网运行的经济性和鲁棒性,提出一种基于功率能量特性的含小水电微电网储能优化配置方法。首先,分析了含小水电微电网的功率能量平衡机理,提出了该微电网的功率能量特性模型;然后,在含小水电微电网功率能量特性模型和源荷不确定性模型的基础上,提出了基于功率能量特性的随机场景分解聚类方法和储能容量配置方法。最后,以某地区离网型含小水电微电网为仿真算例,通过与现有方法进行结果对比和影响因素分析,验证了所提方法的有效性。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于下垂控制的微电网并网转孤网的研究

针对微电网系统中分布式电源发电的随机性和间歇性,为了平抑分布式电源的功率波动,本文提出一种微电网能量管理系统,研究基于下垂控制的微电网并网转孤网的控制策略.该系统可以检测微电网系统内功率缺额,将锂电池储能变流器设置为下垂模式并智能跟随负荷变化,从而建立微电网过渡临时主电源.锂电池作为过渡临时主电源控制混合储能系统带动微...     

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。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

考虑蓄电池极化效应的储能容量配置方案研究

配置合理的储能系统对孤立微电网的稳定与经济运行具有重要的意义。在含风电、蓄电池与超级电容器混合储能的孤立微电网基础上,充分考虑实际系统中蓄电池极化效应的影响,以平抑低频风电功率波动为目的配置蓄电池容量,同时以平抑高频风电功率波动为目的配置超级电容器容量,并建立了平抑一定概率下功率波动的储能容量配置模型,从而保证储能系统有足够容量维持孤立微电网稳定运行。结合具体微电网实例对混合储能配置方法进行说明,分析给定数据下的风电功率波动,计算得到满足设定概率的功率波动的储能配置容量,并通过实时仿真进行验证,结果表明储能系统可平抑风电功率波动、维持负荷稳定运行,且蓄电池与超级电容器SOC均运行于合理范围。该方法对实际微电网中储能的容量配置具有一定的指导意义。     

基于自适应虚拟阻抗的不同容量微源逆变器下垂控制改进策略

孤岛型微电网中线路参数的不匹配会导致常规下垂控制不能实现对公共负荷功率的合理分配。针对不同容量逆变器并网系统中功率分配和环流的问题,通过分析多逆变器并联原理得到均分功率和抑制环流的各参数条件,提出自适应虚拟阻抗改进下垂控制策略。该策略通过在电压、电流双闭环控制中增加自适应虚拟阻抗环节,利用无功功率反馈自适应的调整虚拟阻抗值来实现线路阻抗与容量比呈反比例,从而改善线路阻抗不匹配造成的母线电压跌落,实现均分功率和抑制环流的目的。在此基础上,利用小信号模型分析虚拟阻抗系数对系统稳定性的影响并确定其合适的系数值。最后利用MATLAB搭建孤岛型微电网模型,仿真可知,采用所提策略后,系统输出功率被按比例分配,2个逆变器电压一致,环流被抑制在0.8 A以内,证明该策略能够有效提高功率均分的精度和电网电能的质量。     

基于蒙特卡洛模拟和频谱分析法的孤岛微电网储能容量配置EI北大核心CSCD

为解决孤岛型微电网中间歇性新能源消纳及功率波动问题,提出了一种考虑不同储能设备特性的容量配置方法。首先,基于蒙特卡洛模拟法,抽样得到孤岛型微电网中负荷和间歇性新能源出力情况。然后,考虑微电网潮流约束和安全约束,建立消纳间歇性新能源所需最小补偿功率模型,利用非线性内点规划求解出最小补偿功率。通过离散傅里叶变换,对求出的最小补偿功率进行频谱分析,根据不同储能设备的补偿频段,利用反傅里叶变换得到时域补偿指令,计及储能设备的充放电效率,计算出储能设备的实际充放电功率,进而得到满足补偿要求的储能最小容量。最后,以欧盟第五框架计划支持下的微电网研究项目提出的一个微电网算例,进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。     

采用可控负荷平滑光伏发电功率波动的需求响应策略

针对以储能来消减屋顶光伏为主的区域微电网的功率波动这一常用方法,提出以需求响应资源来平抑微电网功率波动的实现,以期在高渗透率情况下,实现少用储能甚至不用储能来平滑微电网联络线节点对配网造成的功率波动。该方法包括日前计划和实时调节两个层次,也就是在日前预测间隙性光伏发电的情况,拟定好日前计划,设定好可调节负荷的功率曲线,以适应光伏发电的变化波动;实时调节就是在实时的情况,利用可中断负荷来响应光伏功率的瞬间突变,在实时调节过程中,主要处理好实时调节的测量时间精度。通过可调节负荷的日前计划安排和可中断负荷的实时调节,充分利用需求响应技术,从2个层面平滑光伏发电功率的缓慢变化和瞬间突变引起的功率波动。