基于多机并联运行的分布式移动储能系统的离网控制技术

离网模式下微网运行时电压与电流的平稳性较差,容易导致分布式移动储能系统离网控制性能差,对此,提出基于多机并联运行的分布式移动储能系统离网控制方法。设计多机并联运行的分布式移动储能系统模型,合理分配并联多机的功率比例,通过电容电压外环电容电流内环双环控制技术,提高储能系统的动态性能与抗负荷扰动能力,实现对微网离网运行时电压与电流的平稳性控制。实验结果表明：向微网投入45 kW、10 kVar负荷时,所设计技术能够在投入负荷的第0.7 s时恢复电压并保持电压稳定;在2号储能系统投入时能够保持平稳电流,实现电流的均分,说明该方法能够有效控制离网运行状态下微网电压与电流的稳定性,实现对电流的均分,具有较好的控制性能。     

微电网中心控制器控制策略研究

在微电网系统分层控制结构中,微电网中心控制器(MGCC)是保证微电网稳定运行的重要设备。研究MGCC对推动微电网发展具有重要意义。通过MGCC实现对微电网的有效管理和控制,重点在于控制策略和能量管理控制装置。在微电网系统硬件结构上,将控制功能分散到分布式电源、负荷、储能单元各个微电网元件,并由MGCC负责集中控制和调度。同时,提出了一种MGCC控制策略,以实现微电网稳定运行及效益的最大化,并保障微电网并/离网状态的无缝切换。针对深圳职业技术学院交直流混合微电网工程,在并网运行、离网运行以及并/离网运行切换三种运行模式、多种运行工况下,对该控制策略进行了在线测试。测试结果证明了MGCC控制策略对微电网系统的有效性与可行性。该控制策略能对微电网中的分布式电源、储能装置、本地负荷等进行有效的协调控制,实现系统稳定、安全、经济运行。     

微电网孤岛运行模式下改进下垂控制策略研究

传统下垂控制在微电网孤岛模式下,由于受线路阻抗影响,难以有效保证功率合理分配和系统运行频率在有效范围,造成微电网运行不稳。针对上述问题,提出了一种改进的下垂控制策略。在功率分配环节采用考虑阻感比的功率控制器,改善系统功率分配;引入了自恢复控制环节,通过PI调节,使系统具有较好的动态性能,保证了系统运行频率在合理范围。首先对该控制策略的原理进行分析,然后在MATLAB/SIMULINK平台进行仿真分析,结果验证所提方法能更好地保证功率分配及系统运行频率稳定,为低压微电网在孤岛模式下控制方法提供了参考。     

考虑混合储能荷电状态的微网功率控制研究

因可再生能源极易受环境影响,所以在微电网中加入混合储能系统来解决微电网的稳定运行问题。在同时考虑蓄电池和超级电容荷电状态的情况下,针对混合储能系统提出了基于荷电状态(stateofcharge,SOC)和可变滤波时间常数的控制策略。首先,根据蓄电池荷电状态,对系统多模态的运行进行分析;然后,把蓄电池组的荷电状态和系统输出功率作为参考,对输出功率不足的时段进行蓄电池输出补偿,同时根据混合储能系统的荷电状态值,对滤波时间常数进行调整,使其稳定工作在合理区间。最后,仿真结果表明,所提策略能对混合储能系统的功率进行合理分配,并实现了直流母线电压的稳定。     

虚假数据注入攻击下直流微电网的滑模控制

针对一类控制通讯信道受到攻击下直流微电网系统母线电压波动问题,提出一种基于滑模控制方法的镇定策略,以实现动态控制与快速响应.首先,在直流微电网系统中引入蓄电池储能系统并构建系统数学模型;其次,设计积分滑模控制策略,控制储能系统注入镇定电流以稳定直流母线电压,从而抑制非线性扰动和虚假数据注入攻击对系统性能的影响;然后,借助适当的Lyapunov泛函,得到确保滑动模态渐近稳定和滑模面可达性的充分条件,保证直流微电网系统能够实现对负载需求的迅速响应及稳定运行;最后,通过Matlab数值仿真验证所提出的滑模控制策略的有效性.     

含电动汽车充电站的多端直流微电网研究

为未来大规模能源互联网的形成以及多种新能源的接入提供技术支撑,设计直流微电网的拓扑结构,提出了一种四端口环网的直流电网拓扑结构,实现交流电网、储能单元、直流负荷、风力发电和光伏发电与直流电网的互联。首先研究了交流电网与直流电网的接口方式和相关技术参数,提出了光伏发电、风力发电和储能单元等接口的技术配置。其次,研究了整个直流微电网的启停时序,设计了直流电网的接线方式、电压等级和容量,最后基于MATLAB Simulink平台搭建了直流园区系统仿真模型,然后对典型工况进行了仿真分析：（1）储能单元由放电到能量为零;（2）储能单元由充电到能量充满;（3）VSC1变换器功率反转;（4）负荷跳变;（5）储能单元由放电到充电。这些工况基本包涵了直流微电网可能出现的运行状态,对直流微电网的运行管理有较高的参考价值。     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于模糊PID的混合储能技术在微电网中的应用

基于成本和控制效果考虑,单一的储能元件无法抑制全频段的功率波动,普通的协控制策略又无法实现实时调节参数以适应微电网随环境的变化,本文提出将基于模糊PID的混合储能的技术应用到微电网中,先从系统的构成和工作原理出发,分析混合储能技术在微电网中的应用,而后根据系统的构成和数学模型提出基于模糊PID的协调控制策略,并将此策略应用到光伏系统的仿真中,根据仿真结果的对比分析,系统的输出功率波动得到更好的抑制,储能元件有更好的运行特性,体现了该种方法的优越性。     

基于有功功率修正的MMC串联结构微电网相间功率平衡控制策略

针对孤岛不平衡负载下模块化多电平变换器（MMC）串联结构微电网系统中微源输出功率波动,引起的相间功率不平衡及运行不稳定问题,研究了一种基于有功功率修正（Active Power Correction,APC）的相间功率平衡控制策略。基于系统孤岛模式等效电路,对系统输出功率进行了数学建模,并分析了相间功率流动模式。在三相输出电压对称的前提下,根据微源功率及负载功率确定需要修正的功率,设计了环流控制器,对直流环流控制实现相间功率互济。通过仿真验证,该策略能使相间功率自适应动态调节,达到相间功率平衡的目的。     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

Distributed control and energy storage requirements of networked Dc microgrids

Microgrids are a key technology to help improve the reliability of electric power systems and increase the integration of renewable energy sources. Interconnection and networking of smaller microgrids into larger systems have potential for even further improvements. This paper presents a novel approach to a distributed droop control and energy storage in networked dc microgrids. Distributed control is necessary to prevent single points of failure along with flexibility and adaptability to changing energy resources. The results show that systems with random sources and fast update rates, a networked microgrid structure can minimize required energy storage requirements.     

微电网耦合碳捕集封存与需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度

随着可再生能源的普及,微电网成为了一个可持续能源供应的重要工具。然而,由于其源荷多不确定性和碳排放挑战,优化调度成为了一个难题。本文提出了一种基于储液式碳捕集封存和需求响应的多时间尺度鲁棒优化调度方法,旨在降低微电网的碳排放和提高其运行性能。该方法在日前阶段以1小时时间间隔进行调度,采用鲁棒优化处理不确定性中的低频分量,同时结合碳捕集技术和需求响应以促进调度计划的低碳经济性。日内阶段以15分钟时间间隔进行调度,采用模型预测控制跟踪并滚动修正日前鲁棒经济调度计划,以应对源荷预测误差和不确定性中的高频分量,确保微电网实际功率平衡。仿真分析表明,这种方法可以显著降低微电网的总成本和碳排放量,提高了微电网的运行性能和可持续性。     

基于云边协同的微电网自动控制系统

微电网及分布式能源的数量、规模快速发展,当前系统无法满足海量相关数据采集、存储、分析计算需求；为适应多微电网控制的高并发、高可靠性的处理要求,提出了基于云边协同的微电网自动控制系统；基于Docker容器技术优化配置云边计算资源；设计了基于云边协同的微电网自动控制系统总体架构,对云边协同功能及主要数据流进行了详细说明；进一步分析了其中微电网控制及能量管理等核心功能及其数据处理需求,提出了云边协同架构下的计算分析任务调度策略,基于带宽资源对迁移任务数据流进行调度,兼顾任务时限要求和服务器的负荷均衡；最后通过运行实例对提出的微电网自动控制系统功能及优越性进行有效性验证,所提系统通过架构、功能和任务调度策略满足了多微电网的控制要求。     

微电网系统建模的挑战—“智能微电网与可再生能源系统的关键技术”专题(前言)

<正>随着可再生和绿色分布式发电系统渗透率的不断提高,含高渗透率分布式可再生能源的微电网成为智能电网发展的重要分支之一.微电网系统是由负荷、分布式电源、电力电子变换器通过电气网络紧密集成的可控供电系统,逐渐成为我国城镇化进程中重要的一种供电模式.典型微电网系统通过电力电子变换器接入多种分布式电源,其中风、光等分布式可再生能源接入比例较大,这些发电单元大幅度随机变化、各单元动态特性各异、不同单元的变化呈现多个时间尺     

电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制策略综述

混合储能系统兼具高功率密度和高能量密度,可有效提升电动汽车动力性能和续驶里程.围绕电动汽车混合储能系统拓扑结构和控制策略,本文首先对混合储能系统及其典型储能装置进行概述,并对混合储能系统技术难点进行分析.之后在分析隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器拓扑结构、工作原理和基本特性的基础上,综述分析了被动、半主动和全主动3种混合储能系统的工作原理和优缺点.然后,重点分析了基于规则的控制策略、基于优化的控制策略和混合控制策略3大类混合储能系统控制策略的工作原理.最后对混合储能系统的发展趋势进行了展望.     

基于双向长短时记忆网络的并网微电网能量供需平衡优化

为保证并网微电网的稳定运行,针对微电网负荷波动较大,稳定性较差的问题,提出基于双向长短时记忆网络的并网微电网能量供需平衡优化方法。该方法通过双向长短时记忆网络划分并网微电网中的负荷类别,并引入注意力机制优化分类结果,获取并网微电网中的可控负荷结果;结合该结果和储能系统的能量损失情况、风光综合功率波动水平,构建目标函数并确定约束条件,采用改进帝国竞争算法求解目标函数,获取保证获取全局负荷调度最佳结果,实现并网微电网能量供需平衡优化。测试结果显示：该方法能够有效调度并网微电网中负荷,调整并网微电网供需侧有功和无功功率的结果,使其在±0.50kvar内范围波动,优化后满足微电网中的而负荷需求;保证微电网的稳定运行。     

A Generalized State Space Average Model for Parallel DC-to-DC Converters

The high potentiality of integrating renewable energies, such as photovoltaic, into a modern electrical microgrid system, using DC-to-DC converters, raises some issues associated with controller loop design and system stability. The generalized state space average model (GSSAM) concept was consequently introduced to design a DC-to-DC converter controller in order to evaluate DC-to-DC converter performance and to conduct stability studies. This paper presents a GSSAM for parallel DC-to-DC converters, namely: buck, boost, and buck-boost converters. The rationale of this study is that modern electrical systems, such as DC networks, hybrid microgrids, and electric ships, are formed by parallel DC-to-DC converters with separate DC input sources. Therefore, this paper proposes a GSSAM for any number of parallel DC-to-DC converters. The proposed GSSAM is validated and investigated in a time-domain simulation environment, namely a MATLAB/SIMULINK. The study compares the steady-state, transient, and oscillatory performance of the state-space average model with a fully detailed switching model.     

基于模型预测控制的含多微电网的能源互联网分布式协同优化

研究了预测不确定性条件下含多个微电网的能源互联网分布式协同调度策略.各微电网都拥有多种智能负荷,如功率可调负荷、可调度负荷和关键负荷;部分微电网含有分布式电源,如微型燃气轮机、风电机组、光伏发电系统等;且部分微电网还拥有储能设备,如电池储能系统.每个微电网都可当做一个独立的实体,拥有自己的运行目标,这些运行目标可表示成混合整数规划模型.提出了基于并行分布式优化的博弈模型以较小的信息通信量协调各微电网带有竞争性的运行目标.在此基础上,引入模型预测控制（MPC）机制以降低能源互联网中风、光等可再生能源输出、负荷需求及电价波动的不确定性产生的不利影响.算例证明了本文所提方法的可行性和有效性.     

多源多变换微电网系统建模与动态稳定分析方法

微电网内部电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在.电力电子接口微源具备与传统电力系统电源拓扑结构、控制方法和动态特性的差异性,控制方法的多样性、电力电子接口微源高渗透率将给低惯量微电网的协调控制和安全稳定运行带来严峻的挑战.多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存,可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互,不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别与传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题.本文首先归纳总结可再生能源渗透率不断提升下多源多变换微电网典型运行特性和存在的稳定性问题,详细阐述了含风光柴储多源多变换接口的微电网模块化动态建模方法.在此基础上,给出了用于微电网动态稳定分析的特征值分析方法和基本步骤.以珠海东澳岛多源多变换智能微电网为对象,基于提出的动态建模方法和动态稳定分析方法,给出建模与分析讨论结果.论文对多源多变换微电网系统动态稳定分析方法的论述可为微电网的广泛推广和应用提供建模和分析理论基础.