基于混合公共连接单元的柔性互联多微网结构与控制方法

多微网作为单一微电网的结构延伸与功能扩展,是消纳高渗透率可再生能源的重要方式之一。为解决交流互联多微网存在的扰动影响大、控制灵活性差等技术问题,提出多微网柔性互联统一接口——混合公共连接单元,该单元由交直流开关、电压源型换流器以及功率调节装置组成;设计混合公共连接单元的结构、连接模式与控制模式,构建多微网柔性互联结构方案,提出柔性互联多微网并网、孤岛与应急运行模式及其切换方法;建立多层协调控制架构,提出中心层、接口层与微网层控制方法。利用PSCAD/EMTDC搭建柔性互联多微网仿真模型,仿真结果,表明所提柔性互联多微网及其控制方法具有良好的稳态与暂态运行性能,不同模式下运行效果均优于指标要求。基于混合公共连接单元的柔性互联多微网是组织与协调高渗透率分布式电源运行的可行方式,适用于对稳定性与灵活性要求较高的多微网群。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性.因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通...     

一种微网系统孤岛运行条件下的能量管理策略

根据微网系统运行特点,分析了微网系统中分布式发电单元和储能单元孤岛运行条件下的控制策略。为保证分布式电源出力和负荷波动时微网系统中能量供需平衡及其快速动态响应特性,提出了一种分布式发电单元和蓄电池储能单元间的协同控制能量管理策略,选取光伏发电单元的直流母线电压作为储能单元切换开关和充电放电电流参考信号标量。为验证文中所提出算法,分别搭建了包括光伏发电单元和储能单元的仿真模型和实验平台,2台2kVA光伏发电单元采用对等控制作为主分布式单元,蓄电池储能单元采用PQ控制作为从发电单元,仿真和实验结果验证了文中所提算法的有效性和正确性。     

基于蒙特卡罗算法的孤岛供电系统随机调度研究

徽电网具有灵活的运行方式和可调度性,既可与主网并列运行,也可以在主网发生故障时以孤岛形式独立运行.研究孤岛形式下微电网调度问题是经济性和环境友好的要求.传统微网调度模型中将光伏发电和风力发电的出力处理为已知量,没有反映二者的随机特性.建立了分布式电源的随机调度模型,考虑了光照强度Beta分布和风速Weibull分布,求解基于蒙特卡罗算法的光伏发电单元和风力发电单元随机出力.在建立分布式电源模型的基础上,提出了微电源运行和折旧成本最低、环境和综合效益最高等优化目标函数,探讨了针对离网孤岛系统的随机调度策略.以1个小型微电网为例,验证了所建模型的合理性.     

分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战

介绍了分布式发电、微网与智能配电网的基本概念和发展趋势,从分布式电源大规模接入的角度重点分析了分布式发电技术和微网技术对智能配电网的影响以及应重点关注的技术问题。分布式发电技术有助于充分利用各地丰富的清洁可再生能源,但分布式电源大规模的并网运行将会对电力系统的安全稳定和调度运行带来一定影响;微网技术通过不同层次的结构为各种分布式电源的并网运行提供接口,是发挥分布式电源效能的有效方式;智能配电网则可通过对微网的有效管理实现分布式电源的灵活接入与整个电力系统的安全、可靠、经济运行。最后,通过对三者的分析对实现智能配电网的思路与技术手段提出建议。     

分布式发电微网系统暂态时域仿真方法研究——（二）建模、设计与实现

通过对分布式发电微网系统各组成部分的详细分析,介绍了基于一般应用场景下的暂态仿真建模需求,特别强调了各种分布式电源的建模方式,在此基础上采用面向对象思想设计并实现了分布式发电微网系统暂态仿真程序,应用分层设计明确了计算资源、仿真计算与高级应用间的相互关系,通过对对象和接口的详细设计降低了程序的耦合,提高了对象的内聚性和算法的复用性.分布式发电微网系统暂态仿真程序提供了系统底层的建模与计算能力,同时具有良好的可扩展性,可以满足各种应用场景下的仿真计算需求.     

基于遗传算法的微网能量优化管理策略

本文提出了一种基于遗传算法的微网能量优化管理策略。解决了储能单元涉及多时段的复杂规划问题,将储能智能管理、经济负荷分配、运行效益优化等问题转化成为单一优化问题进行求解,降低了算法的复杂度,充分考虑到微网的运行特性,使其在保持对可再生能源充分利用的同时达到利润最大化。提出以微网内储能原件荷电状态及电压百分比作为决策变量,对不同形式分布式发电系统建立统一的约束矩阵模型,充分考虑了分布式能源发电能力的动态变化,使分布式发电系统能量管理更有效。能量管理模型对储能单元与分布式电源统一建模,将储能智能管理、经济负荷分配、运行效益优化等多目标优化问题转化成为单目标优化问题进行求解;设计了两种运行策略,实现了微网在孤立和并网两种模式下的经济运行,采用改进的遗传算法进行求解。通过一个小型微网算例验证了所提模型和算法的有效性,算例结果表明该模型实现了微网的最优运行,相关结果可用于微网的经济效益评估。     

微网运行控制的关键技术及其测试平台

微网的运行控制是维持微网安全稳定运行的关键技术,可分为局部的分布式电源控制和系统级的综合运行控制2部分.文中将微网内分布式电源分为主控型和功率源型2类,分析并阐述了2类分布式电源的控制方法,提出了适用于即插即用的分布式电源并网接口.在系统级的综合运行控制方面,选择集中式的运行控制体系,提出了联网运行控制和无缝切换控制策略;同时针对运行控制关键技术测试的需求,设计、开发了微网运行控制平台,并通过该平台对电源控制和无缝切换控制等技术进行了实验,表明该平台能够很好地完成微网运行控制相关技术的研究和测试工作.     

微网运行模式及控制策略研究

微网技术解决了分布式发电大规模并网的问题,提高了可再生能源的效能,是分布式发电的高级利用形式。介绍了微网和并网开关的基本结构,分析了微网的运行模式,包括并网运行时微网的并网标准、微网与大电网的相互作用、孤岛运行时孤岛检测与孤岛划分。针对微网在不同运行模式下,其内部分布式电源运行特性不同的特点,对微网的控制策略展开深入的研究。     

考虑可削减负荷参与的含风光储微网经济优化调度

现有的微网经济运行大都以分布式电源及储能单元为可控变量进行优化调度,对微网负荷资源的管理关注较少。首先提出了微网中可削减负荷补偿代价模型,其次以微网运行一天综合经济成本最低为目标建立了可削减负荷、分布式电源、燃料电池联合优化调度的四种模式。以一典型微网系统为例,在Matlab环境下编写了优化算法程序,针对四种模式建立了能量优化调度策略,分析了四种模式下微网优化运行结果。仿真结果表明,微网与主网间的能量双向交互能明显降低微网的运行成本,可削减负荷的参与能够有效提高微网运行的经济性。此外,优化模型为微网中联合优化调度进一步发展提供参考依据。     

微电网中微电源接口仿真模型的研究与比较

与传统的大电网不同,微电网中绝大部分微电源采用了电力电子器件与电网互联,电力电子器件的引入给微电网系统的仿真带来了很多新的问题,而微电源和电网接口的处理方法是仿真的核心问题.文中介绍了3种微电源接口模型,分别是逆变器接口模型、电压源接口模型和电流源接口模型,并以太阳能发电系统为例,在PSCAD/EMTDC软件中建立了逆变器接口和电流源接口,分析和比较了这2种接口模型的响应特性、计算速度和精度等技术指标,阐述了电压源接口模型在PSCAD/EMTDC仿真中的局限性,给出了3种模型的应用场合.     

含分布式发电系统的微网技术研究综述

分布式发电系统的大规模应用将对电网运行、控制和电力市场等带来新的机遇和挑战,整合分布式发电系统、储能元件和负载的微网技术将是解决大规模分布式发电系统并网问题的有效途径之一。文章详细介绍了微网技术的相关概念、研究现状和进展情况,全面阐述了微网在运行、控制、保护、经济性等方面的特点和优势,并结合微网技术的可行性和经济性,深入探讨了微网的发展前景和研究方向,指出孤网运行下的微网可以为重要负荷用户提供高可靠性的电能。     

云—层—端三层架构体系的随机性电源即插即用构想

分析了分布式发电到分布式电源及微电网接入配电网的共性问题。将光伏发电、风力发电、储能装置、电动汽车统一按“随机性电源”考虑。从应用场景专用设计、工程应用功率匹配、对外接口端子、两电平与三电平拓扑结构、过电压异常响应、监视、控制和运维、并网及孤岛防护、渗透率及有效发电量渗透率等方面,分析随机性电源接入配电网存在的问题,提出了即插即用随机性电源的云—层—端三层体系架构。云运维实现运行维护即插即用,层控制实现有序控制即插即用,端互联实现应用场景、工程应用功率匹配、安全并网、信息互联、最大发电量渗透率接入配电网的即插即用。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

多母线结构交直流混合微电网协调控制与模式切换策略

对于多母线结构的交直流混合微电网,实现多台变流器之间的协调控制以及不同运行模式的平滑切换是微电网运行控制的重点。文中首先以上虞交直流混合微电网示范工程为背景,详细介绍了该微电网系统的结构设计方案和各变流器设备的运行控制策略;其次,根据母线联络开关的通断状态,设计了4种交直流微电网典型运行模式,并重点阐述了包括计划性和非计划性切换在内的12种模式切换策略及实现逻辑。最后,结合现场实际运行结果对策略进行了验证。试验结果表明,文中所提的协调控制与模式切换策略能够实现系统均流、电压频率恢复和无缝切换等功能,有利于提高运行稳定性和供电可靠性,保证分布式电源的就地消纳。     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。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,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

微型电网及其在防震减灾中的应用

微型电网为解决分布式发电并网带来的技术挑战以及减轻地震等自然灾害对电网的影响提供了新思路。文章介绍了微型电网的概念及国内外研究现状。结合日本内阁府发表的1995年阪神大地震教训资料以及日本地震预警系统中紧急防灾应对体系的实证研究状况,以日本东京海洋大学越中岛校园的区域能源供给系统示范工程为例,阐述了微型电网在地震避难所能源供应方面所起的作用,最后总结了微型电网在防震减灾应用中有待深入研究的关键性课题。     

微网暂态稳定性研究

随着以各种分布式发电技术为基础的微网技术的快速发展,微网暂态稳定性已成为微网研究中的一项重要内容。由于微网的结构和控制策略等在不同的应用场合不尽相同,因而微网的暂态稳定问题较为复杂。针对以上问题,从影响微网暂态稳定性的4个主要方面,包括分布式微源类型、微源接口类型、负载特性和故障类型,对微网的暂态稳定性进行了总结。在此基础上,总结了提高微网暂态稳定性的主要措施。最后,探讨了微网暂态稳定性研究所亟需解决的关键问题,并就相关研究方向进行了展望。