融合多场景分析的交直流混合微电网多时间尺度随机优化调度策略

交直流混合微电网接入高渗透率可再生能源及其特殊的网架结构,对交直流混合微电网的经济运行构成挑战。针对这一问题,提出一种融合多场景分析的交直流混合微电网多时间尺度随机优化调度策略。在日前调度阶段,在综合考虑市场分时电价、微电网内各分布式单元和双向AC/DC功率变换器的运行成本及特性的基础上,运用多场景分析技术模拟风光和交直流负荷的不确定性,以日运行成本最低为目标构建日前两阶段随机优化调度模型。在日内调度阶段,基于模型预测控制构建日内滚动优化调度模型,该模型通过在线滚动优化结合反馈校正形成闭环优化,在保障日前计划有效性的同时,充分抑制日前预测误差引发的功率波动,有效避免冲击配电网的稳定运行。最后,以某交直流混合微电网示范工程为依托,通过算例分析对所提方法进行验证,结果表明,所提方法能够有效应对交直流混合微电网多重不确定性的影响,实现其经济和鲁棒运行。     

含高密度间歇性能源的交直流混合微网模糊随机优化运行

该文将模糊随机优化理论引入微网优化运行中,以解决高密度间歇性能源的接入给交直流混合微网带来的日前调度偏差大及实时不平衡功率调整费用高的问题。基于该优化理论提出了最小化交直流混合微网综合运行成本的模糊随机期望值优化模型和最小化调整费用的实时不平衡功率调整模型,并提出一种模糊随机ADMM算法对不确定优化模型进行求解。最后通过对确定性优化、随机优化和模糊随机优化三种优化方案的日前调度计划和实时不平衡功率调整方案对比分析,证明了基于模糊随机期望值模型在求解含高密度间歇性能源的交直流混合微网调度问题中的有效性。     

计及功率预测误差的主动配电网实时经济调度方法

为实现主动配电网的优化运行,构建分布式发电的高效集成和管理平台,采用实时经济调度方法计及功率预测误差确定系统的优化运行计划。首先以当前时段的实时经济运行成本最小为目标,计及功率平衡约束、设备运行约束、储能充放电约束等约束条件,建立小时级的实时经济调度模型。接着,在15 min级的时间尺度上,以实时经济调度计划为基础,针对可再生分布式发电的功率预测偏差,建立计及修正计划经济成本的实时经济调度修正模型并进行求解。仿真算例表明,主动配电网在并网运行模式下的经济性指标优于离网模式,实时不平衡功率调整方法相比于传统方法具有更优的经济性,同时所建立的模型适用于制定主动配电网运行计划。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

含微电网的配电网优化调度

提出一种含微电网的配电网优化调度方法。首先根据多时间尺度微电网不平衡能量预测评估出未来调度周期微电网对外的最大输出功率和最大输入功率两个评估指标;然后以最大输出功率和最大输入功率为微电网与配电网交互功率约束条件的上、下限值,建立以运行成本最小为目标的配电网经济优化有功调度模型,并提出了求解该模型的最小费用最大流计算方法;最后在经济优化有功调度的基础上进行配电网无功优化。仿真算例表明,与基于微电网单一日前调度计划曲线的主动配电网优化调度方法相比,该模型与方法能够充分考虑微电网对外呈现的功率允许调节裕度,从而更有效地减少系统运行成本,降低网损,提高电压合格率。     

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

并网模式下交直流混合微电网的优化调度研究

交直流混合微电网通过双向AC/DC功率变换器将交流微电网和直流微电网互联,其优化调度不同于传统微电网。研究以微网系统综合经济成本最优为目标,以系统可靠性为约束条件,建立了微网内各可控单元的优化调度模型。采用改进的萤火虫算法进行优化求解,得到并网模式下交直流混合微电网的优化调度结果及综合运行成本,并与传统交流微电网和直流微电网进行了对比分析。结果表明,交直流混合微电网能够有效降低系统综合运行成本,提高清洁能源利用率。     

多时间尺度微电网能量管理优化调度方案

提出一种多时间尺度微电网能量管理优化调度方案,该方案包括日前经济优化调度和日内调度2个阶段。在日前调度阶段,推导出锂电池运行成本函数,在不同放电深度下将锂电池寿命损耗归算于相应具体运行成本;考虑峰谷平各时段电价、光伏运行于MPPT和输出功率可控2种发电状态;根据日前光伏与负荷预测,以包含锂电池和燃料电池的运行维护成本、可中断负荷的中断补偿、从大电网购售电等总运行成本为目标函数进行功率优化分配,解决混合整数非线性规划问题(mixed-integer nonlinear programming,MINLP)。在日内调度阶段,根据功率波动、各时段电价以及分布式电源发电成本来调配分布式单元的运行,并且在调度过程中计入附加成本便于准确计算总运行成本。最后,针对算例,在优化调度的2个阶段分别使用LINGO 11.0与C++进行编程仿真计算,实验结果验证了调度策略的合理性。     

含海洋能发电的海岛微网能量优化调度方法

针对海岛微电网分布式电源和负荷的独有特性,以海岛系统运行经济性为目标,考虑新能源消纳因素,提出一种海岛微电网能量优化调度方法。首先在分析典型海洋能发电出力特性的基础上,建立了含风、光、柴、储、波浪能、潮汐能以及可控负荷的海岛微网能量优化调度模型;而后面向日前和日内2个时间尺度,采用CPLEX完成混合整数规划,利用日前调度计划与日内实时滚动推演结果比对,依据日内滚动计算结果修正日前调度计划,实现当日微网能量调度全局最优。算例分析表明,由于利用了日前和日内相结合的滚动计算方法,使对岛上源、荷的预测精度逐级提高,该优化调度方法在兼顾海岛微电网功率平衡和可再生能源利用率的同时,最大限度降低了海岛微电网运维成本。     

提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略

交直流混合微电网具有较高的灵活性和可控性,能够为多种类型的分布式电源提供并网接口.然而,交直流微网中可再生能源占比较高,容易出现出力波动或出力不足等现象,难以保障关键负荷可靠供电;此外,交直流微网中分布式电源可能从属于不同运营主体,相互之间缺乏有效的信息交换,集中式管控较为困难.为此,提出提高关键负荷供电可靠性的交直流...     

交直流混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略

针对交直流混合微电网系统间功率动态平衡以及分布式电源利用率不高的问题,提出一种适用于混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略,所提策略无需通信且可灵活分配功率。首先,对交流子微电网与直流子微电网所连分布式电源采用的下垂控制方式进行详细的分析。然后,针对互联变换器需维持交流微电网侧频率与直流母线电压的稳定以及功率双向传输的特点,对混合微电网交直流接口的虚拟惯性进行分析,推导出交流频率与直流电压之间的线性耦合关系,以实现交直流两侧功率的相互支撑。最后,在DIgSILENT软件上建立典型的交直流混合微电网模型,验证了所提互联变换器功率控制方法的有效性。仿真结果表明,在离网情况下采用所提控制策略时,互联变换器可较好地维持交直流两侧功率平衡并提升电能质量,充分利用了分布式电源的功率调节能力。     

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

三相不平衡的单/三相交直流混合微网能量协同管理策略

针对三相不平衡的单/三相交直流混合微网,直流微网内分段下垂的自治分布储能系统和交直流微网接口变换器的区域电能均衡的能量管理策略被分别设计以实现均衡功率和提高可再生能源利用率。首先,单/三相交直流混合微网的拓扑结构及其功率交换模式被建立。然后,针对基于分段下垂曲线的储能系统易出现的局部环流、难以实现分布式电源和负载即插即用等问题,设计了一种动态均衡的荷电状态一致性策略。提出了计及恒功率交互、混合微网电压、频率稳定性,基于分段下垂的自治分布储能系统与区域电能均衡策略的协调控制方法。最后,通过仿真和实验验证了所提能量管理策略的有效性。     

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。     

交直流混合微电网中电力电子变压器功率控制与模式切换方法

提出电力电子变压器在交直流混合微电网中的功率控制与模式切换方法。在交直流混合微电网的离网模式下,提出剩余功率下垂控制方法实现交直流系统的相互支撑。为实现电力电子变压器不同运行模式下的无缝切换,将不同运行模式融合到1个功能外环中,有效地降低了模式切换时的暂态波动。仿真结果表明,所提功率控制策略既能避免交直流母线的过度耦合,又能为交直流混合微电网提供一定的相互支撑作用;所提模式切换方法在保持稳态性能不变的情况下,显著提高了电力电子变压器的暂态性能。     

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD／EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。     

考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取

孤岛运行模式下,交直流混合微电网中的分布式电源逆变器的下垂系数会影响系统潮流可行域,而传统的下垂系数由逆变器的容量、频率和电压调节范围决定,并未充分考虑这一影响。针对上述问题,首先建立了考虑逆变器控制方式的交直流混合微电网潮流计算模型,基于此提出了参数空间下的潮流可行域快速计算方法,进一步分析了下垂系数对潮流可行域的影响,综合考虑负荷稳定裕度和小信号稳定因素求取下垂系数最优值。最后,针对改进的12节点的交直流混合微电网算例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性与适用性,与传统方法相比系统电压稳定裕度显著提升。