微电网交直流混合潮流算法研究

由于微电网的不对称和分布式电源模型的复杂多样性,使得传统的潮流分析方法不再适用于微电网。对通过脉宽调制换流器并网的分布式电源潮流计算模型进行研究,根据并网换流器控制策略不同,在潮流计算中提出不同的处理方法;在充分考虑微电网不对称运行特性的基础上,发展微电网交直流混合潮流算法。通过算例测试表明,所发展的算法能够更加合理地反映分布式电源的稳态运行特性,适用于各种微电网及含各种分布式电源的配电系统的潮流计算分析。     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

交直流混合智能型微电网

正交直流混合智能型微电网充分运用基于电力电子变压器的交直流混合分布式可再生能源技术,以光伏、风电等多种绿色能源为基础,以"多端口变流器"为核心,利用能源管理系统,精确协调控制发电、储能和用电,灵活调配各用户连接方式,实现"源-网-荷-储"协调控制和经济运行。     

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。     

新型交直流混合微电网结构设计

结构设计关系到交直流混合微电网的建设成本和运行性能。对交流微电网、直流微电网的典型结构进行了比较全面的对比分析。根据微电网的分区原则、分层原则、资源利用最大化原则、电能质量保证原则,设计了交直流混合微电网的3种拓扑结构,分别为多层型、单环型以及互补环型结构。利用微电网可靠性和经济性的分析方法及参考数据,对比了3种拓扑的系统可靠性指标和建设成本、运行维护费用等经济性指标,得出其各自的优缺点和适用场合。     

交直流混合微电网协同控制策略

为了保障交直流混合微电网供电可靠性与运行稳定性,基于改进直流母线分层思想,提出了一种综合协同控制的能量管理策略。根据直流侧直流母线电压变化,分别设计了并网和孤岛工况下微电网内微源的协同控制策略,其为无需通信线的分散控制,协调对光伏电池、储能电池、交直流接口变流器、直流负荷、交流负荷与大电网之间的控制。所提策略保障了分布式微源发电的充分利用与计划重要负荷的持续稳定供电,优化了储能电池能量利用。分析了微电网内控制器设计与微源能量分配方法。设计搭建了交直流混合微电网实验平台,实验验证了该协同控制的能量管理策略的可行性与正确性。     

交直流混合微电网动态架构重组研究

现有微电网的架构在运行期间极少变动,而微源输出功率具有随机性和间歇性,并且微电网负荷的波动较大,这导致系统难以获得全局最优运行状态。首先提出了交直流混合微电网动态架构重组的思想,以减少交流母线和直流母线之间的能量流动,实现交直流混合微电网的优化运行。构思了一种交直流混合微电网架构,分别建立了并网模式和孤岛模式下的数学模型,并以山东某光伏电站的光伏输出功率历史数据及相应的用户负荷数据为例,建立了基于支持向量机的超短期负荷预测模型和光伏输出功率预测模型,并在此基础上通过NSGA-Ⅱ算法动态优化混合微电网的架构。算例结果表明了所提架构重组思想的有效性。     

交直流混合微电网虚拟APF的研究

针对各种非线性负荷接入混合微电网导致交流母线电能质量恶化、交直流混合微电网电能需要双向流动的问题,提出一种虚拟APF拓扑结构及其控制策略。通过采用瞬时功率理论,设计了恒功率控制系统。依据交直流混合电力系统功率需求,控制虚拟APF灵活工作在有源电力滤波、整流和并网逆变三种工作模式。在实现直流微网与电力系统之间功率双向流动的基础上,对交直流混合微电网系统中谐波进行治理,提高了接口变流器的利用率,降低了系统运行成本。仿真验证了所提虚拟APF拓扑结构及其控制策略的正确性及可行性。     

含多类型分布式电源的交直流混合微电网系统潮流控制策略研究

含多类型分布式电源的交直流混合微电网系统由交流子网、直流子网与连接交直流母线的双向AC/DC潮流控制器组成。文章分析了交流子网与直流子网的下垂控制特性,提出交流子网与直流微电网中电源下垂系数选取方案,以达到2种类型子网电源根据其容量成比例进行功率分配的目的。提出了一种双向AC/DC潮流控制器控制策略,使整个交直流微电网的电源按其容量成比例的出力供应负荷需求,确保整个微电网不会因单个电源过载而引起故障,同时提高了维持交流频率和直流电压稳定的能力。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了所提控制策略有效性。     

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

交直流混合微电网分段协调控制策略

为解决交直流混合微电网因微源出力变化、负荷变化和储能装置因荷电状态导致充放电功率发生变化等引起的功率波动问题,提出一种混合微电网分段协调控制策略。针对孤岛状态下的混合微电网,分析了混合微电网的典型拓扑和各运行模式下的功率关系。采用标幺化的方法得到了可表征混合微电网整体运行状态的特征量,根据该特征量的变化量对控制策略进行分段,对各段控制的工作原理进行了详细的分析,具体研究了在不同控制段中各变流器的相互协调;针对可能出现的网间交换功率振荡以及互联变流器(ILC)运行模式频繁切换的问题,对动作判据进行了补偿。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,仿真结果表明,在不同工况下各变流器均可迅速做出响应,保证系统的稳定运行。     

交直流混合微电网一致性协同控制研究综述

交直流混合微电网兼具交流微电网和直流微电网的优势,是未来智能电网领域的研究热点.基于多智能体一致性理论的协同控制能有效改善系统频率响应,提升子网抗冲击能力.首先分析并归纳了交直流混合微电网典型的四种结构及适用场景;然后对多智能体一致性理论的基本原理进行介绍,对一致性理论在微电网中的应用进行综述;最后探讨了交直流混合微电网的发展前景和一致性理论目前在微电网应用中存在的问题.     

应用于微电网的新型潮流控制器

电力弹簧在接有新能源的微电网中能够有效稳定母线电压,为关键负荷提供稳定的供能,根据这个特性,为了降低新能源的波动性对电网造成的冲击,提出一种新型的潮流控制器,由电力弹簧和基于电力电子器件的可调节变压器组成,可调节变压器嵌入在在电网的降压变压器中,使非关键负荷由新能源供能,关键负荷由电网供能,当新能源供能充足时,新型潮流控制器调节潮流,使非关键负荷和关键负荷均由新能源供能,因此降低负荷对电网的需求。介绍潮流控制器的原理和实现方法,实验结果证明了方案的正确性。     

基于HMFC的交直流混合微电网控制策略研究

混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow controller,HMFC)作为交直流混合微电网中的接口变换器,其控制策略的优劣直接影响整个交直流混合微电网能否安全稳定运行。文章提出一种同时存在交直流大电网的新型交直流混合微电网结构,同时为了使在交流大电网断开时交直流混合微电网能够安全稳定运行,提出一种适用于该种情况下的HMFC控制策略,并分析了不同交流负荷投切、不同交流光伏出力转换以及不同交流储能充放电转换下HMFC对交流母线电压及交流母线频率的稳定能力。通过所搭建的仿真实验模型,对不同情况下的交直流微电网运行情况进行了仿真实验。结果表明,所提出的HMFC控制策略能够良好地稳定交流母线电压及交流母线频率,且有较高的响应速度。     

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。     

交直流混合微电网一致性协调优化管理系统

考虑到分布式电源的高比例接入,交直流混合微电网的能量管理是分布式电源协调工作的必要手段。针对集中优化的鲁棒性和灵活性不足的缺点,根据交流子系统与直流子系统混联的特点,提出基于一致性算法的协调优化管理系统。该系统以可控单元的成本最低为优化目标,设置微增率为一致性变量,基于“一致性+调整项”算法分配可控单元的功率。下垂控制基于本地信息调整参数,维持系统的稳定性。典型交直流微电网算例仿真结果表明,所提交直流混合微电网一致性优化管理系统能经济分配功率,快速抑制电压与频率波动,具有良好的暂态与稳态性能。     

科技成果 交直流混合微电网及其运行控制技术

<正>1成果介绍微电网是消纳大容量、高渗透率分布式电源及保证用户电能质量的重要手段,是全球能源互联网建设的关键路径。相对于配电网,微电网具有惯性及短路容量小、暂态过程复杂、谐波耐受能力差等特点,协同控制难度较大。为此,国网河北省电力公司电力科学研究院成立科技攻关团队,先后开展微电网应对不同类型负荷冲击、平抑新能源功率波动、电力电子装置仿真建模及微     

交直流混合微电网互联变流器新型控制策略

交直流混合微电网是未来电网的发展方向之一。为实现两侧微电网的功率相互支撑,提出了一种新型的互联变流器控制策略。采用双级式互联变流器,解决了在直流微电网电压等级较低时与交流微电网互联的问题,且直流微网电压在较大范围内变化时也可正常运行。针对双级式互联变流器的特点,推导得到交流微网频率与电容电压的数学关系,在功率控制环节采用电压偏差-功率下垂控制策略,实现了两侧子网的功率支撑。PSCAD仿真结果验证了控制策略的有效性。     

交直流混合微电网互联变流器改进控制策略

互联变流器是交直流混合微电网的重要组成部分,需要承担交流微电网与直流微电网间的功率分配任务,需要具有良好的动态性能。针对孤岛模式下传统下垂控制的互联变流器存在惯性小、系统瞬态性能差的问题,提出了基于自适应下垂控制的互联变流器控制策略。在下垂系数中引入交流微电网频率的倍数与直流微电网电压差值的微分量,动态增加系统惯性,提高系统瞬态性能。在此基础上,为了避免互联变流器整流与逆变模式的频繁切换,提出滞回控制方法,提高了系统的稳定性。最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,孤岛模式下自适应下垂控制方法能够有效增加系统的惯性,提高系统动态过程的稳定性。滞回控制方法可以有效减小死区加入导致的交直流两侧功率分配偏差。     

孤岛交直流混合微电网功率互助策略

交直流混合微电网可以通过交、直流子微网之间的互助互济来有效协调混合微网系统功率的分配,并提高系统平抑功率波动的能力。为实现交、直流子微网之间合理互助互济,提出了一种孤岛交直流混合微电网功率互助策略。首先,为了避免互联变流器频繁动作带来功率损耗,提出了分层控制策略,该策略将系统运行模式分为功率自治模式与功率互助模式,并对运行模式的切换条件进行了合理设计;其次,提出了基于子微网自身条件以及蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)的功率互助目标,并设计了基于交流频率和直流电压反馈的功率协同控制算法以实现功率互助目标。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用所提互助策略,交、直流子微网能够根据自身条件承担系统功率波动并维持蓄电池处于合理的荷电状态。