终端电能路由器能量管理策略研究

为缓解能源压力,减少环境污染,终端用户使用分布式电源的比重逐年增加.提出一种终端电能路由器拓扑,提供多类端口,可以灵活方便地接入光伏、储能、交流负荷以及不同电压等级的直流负荷;给出了系统控制策略和能量管理策略,实现并网运行模式和独立运行模式的统一控制,并将终端电能路由器运行状态划分为5种,实现了5种运行状态的灵活切换....     

电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡控制策略

针对传统方法无法实现电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡问题,文中提出了三层结构的直流电容电压平衡控制策略。在对不平衡的功率进行理论分析的基础上,通过动态调整定义的加权系数,来灵活控制注入的零序电压和负序电流各自承担的相间移动功率,提高系统控制自由度。在MATLAB/Simulink环境下搭建电能路由器仿真平台,仿真结果表明:当某一相电网故障(电网电压跌落95%)时,采用单一的零序电压、零序电压和负序电流加权组合、单一的负序电流的注入均可实现电能路由器直流电容电压平衡控制目标。     

基于虚拟同步发电机控制技术的能量路由器交直流协调控制

作为能源互联网的关键设备,能量路由器的电路拓扑和控制策略与可再生能源接纳、灵活电力变换息息相关。基于虚拟电机理论,提出一种能量路由器拓扑结构,对此结构的交、直流端口均采用虚拟同步发电机控制,以实现对交、直流接口能量的协调控制。分别建立了虚拟直流电机和虚拟交流电机控制数学模型,以实现交、直流侧协调控制;并针对直流侧突增负荷、电网频率突增和突减三种工况,验证了所提出的能量路由器在拓扑结构、能量流动、维持母线电压稳定的正确性。并且在MATLAB中与传统的下垂控制进行了比较研究,对比研究结果显示下垂控制具有调节速度较快的优点,但超调大,变化较为突兀的缺点;而虚拟电机控制方法则由于具备阻尼和惯性特性的优越性,所以超调小,调节则较为平缓有利于系统的稳定运行。所提出的控制策略为能量路由器的稳定运行提出了一种新的解决方案。     

基于电能路由器的配电网稳定运行与故障恢复分层能量优化

为了解决目前基于电能路由器(EER)的配电网能量优化普遍缺乏对故障恢复的研究及能量路由损耗过大的问题,同时考虑稳定运行与故障恢复2种工况,提出了一种基于EER的配电网分层能量优化策略,其包括下层局域电网(E-LAN)内的能量优化以及上层广域电网(E-WAN)内的能量路由优化.对于稳定运行工况,提出了以最小化运行总成本为...     

利用电能路由器的配电网电能质量控制

文中提出了利用电能路由器隔离高压侧和低压侧电能质量扰动的传播,进而治理配电网电能质量问题的方法。首先给出了基于电力电子变压器的电能路由器主电路拓扑结构,分析了其工作原理并设计了面向有源配电网的电能路由器并网控制策略。其次分别设计了抑制电能路由器高压侧电压畸变向低压侧传播,以及低压侧负载突变与谐波对高压侧影响的控制策略。最后通过PSCAD仿真验证了所提出方法的正确性和有效性。结果表明,所提出的控制策略在保证电能路由器原有的能量分配传递,电压隔离变换功能的同时,可有效隔离高压侧和低压侧电能质量干扰的传播,为电能路由器的研究和实际应用提供了新的思路。     

锅炉的能量平衡分析

依据能量平衡模型及能量平衡方程，在锅炉能量平衡计算结果的基础上，定量地分析了锅炉的热效率和火用效率的关系，提出了提高锅炉能量有效利用的几种方法。分析认为，提高锅炉热力参数是提高锅炉火用效率和热效率的重要途径。     

电能路由器相关技术研究现状与展望

为了应对以绿色节能为目标的能源体系变革后的供需变化,作为能源互联网中的核心设备,电能路由器在工业界和学术界受到越来越多的关注。电能路由器一般认为由综合应用模块、运行控制模块、通信模块和物理模块组成。文章对电能路由器的相关技术--电力电子变换技术、实时通信技术、端口即插即用技术、能量管理技术等的研究现状进行分析总结,并对其在未来能源互联网中的发展趋势以及可能面对的挑战进行了展望。     

基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

基于社区能源网的电能路由器设计

随着分布式发电及储能设备的广泛应用,基于新能源和互联网技术的能源互联网建设得到快速发展。连接电网、分布式发电设备、储能设备以及负荷的电能路由器的设计,可以满足能源互联的需求,从而实现对负荷用电和分布式电源发电的优化调度管理。提出社区能源网络的基本构成,电能路由器作为其最小终端,控制和调度家庭发用电系统。在分析电能路由器设计需求的基础上,提出基于固态变压器的即插即拔、多输入多输出的电能路由器方案,实现连接家庭发用电系统的新能源出力、储能设备和负荷并进行统一的控制和调度。     

基于多代理协调机制的能量路由器群组与配电网综合规划

以电为核心的能量路由器群组大量接入配电网是未来用户侧能源供给的发展方向.针对能量路由器群组结构复杂、与配电网规划目标互不协调等问题,提出了一种基于多代理协调机制的能量路由器群组与配电网综合规划方法.首先,构建能量路由器代理模型,以年规划费用最低为目标优化其内部设备配置及容量,进行能量路由器规划;然后,构建配电网代理模型...     

基于电压与功率前馈的电能路由器储能端口优化控制策略

针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。     

Automatic Generation Control Strategy Based on Balance of Daily Electric Energy

An automatic generation control strategy based on balance of daily total electric energy is put forward. It makes the balance between actual total generated energy controlled by automatic generation system and planned total energy on base of area control error, and makes the actual 24-hour active power load curve to approach the planned load curve. The generated energy is corrected by velocity weighting factor so that it conducts dynamic regulation and reaches the speed of response. Homologous strategy is used according to the real-time data in the operation of automatic generation control. Results of simulation are perfect and power energy compensation control with ideal effect can be achieved in the particular duration.     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

电能路由器中压交流端口多形态的多维解耦控制

电能路由器(electric energy router,EER)的中压交流端口(medium-voltage AC,MVAC)连接10kV交流电网,要求同时兼顾有功跟随、无功补偿和有源滤波等多种功能形态,而多形态的控制存在强耦合的特点。该文采用功率和电流两个维度的分析方法,在规律分析中实现多形态的解耦和控制。从功率的维度,在dq坐标系下对瞬时有功功率进行分解,获得三相有功功率的分布规律,通过注入负序电流和对三相有功偏差的调节,解决三相有功不平衡的控制问题。从电流的维度,提出在正序dq坐标系下对基波正序和高次谐波构成的统一分量进行调节、在负序dq坐标系下对基波负序分量进行调节的控制方案,通过合理组合不同中心频率的陷波滤波器(notchfilter,NF)并用于控制回路中实现对电压、电流的解耦和准确提取,采用PI+矢量PI(vector proportional integral,VPI)调节器对基波正序和高次谐波构成的统一电流分量进行控制,有效补偿了被控对象造成的相位偏移影响,实现了对高次谐波电流的跟踪。该文还从系统的稳态和动态性能出发,对各控制环节的参数进行了详细设计,最后通过等比降...     

一种户用型多端口能量路由器功率协调控制策略

为了实现分布式电源接入及对电能进行有效管理,将具备高度灵活的功率控制及信息交互功能的能量路由器应用于低压配电网,使得源-网-荷-储能够一体化低碳运行,从而提升负荷调节能力与新能源消纳水平,保障电力系统稳定运行。因此,设计了一种面向低压配电网应用的户用型能量路由器,根据各端口应用对象特性,对其拓扑结构及功率协调控制策略进行研究,为电能生产和消费提供可靠的能源管理策略。最后,通过仿真验证的方法,建立MATLAB/Simulink仿真模型对其功率协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明：所提出的多端口能量路由器功率协调控制策略能够实现多种运行模式下不同端口之间的功率互济和系统功率平衡控制,在能源管理方面具有较高的灵活性、稳定性和可靠性。     

基于电力路由器的家庭能量管理系统

随着住宅区的能源消耗不断增加,为节省能源成本,屋顶光伏和小型风机等分布式能源逐渐引入住宅区.由于目前分布式能源的利用率低,且缺乏有效的能源管理装置,提出一种基于电力路由器的家庭能量管理系统.本系统的核心是具有即插即用和电源转换功能的电力路由器,因其配有交、直流母线,系统内的各种电源可实现联合供电.通过有效的能源调度策略...     

能源互联网框架下多端口能量路由器的多工况协调控制

多端口能量路由器是整合光伏、储能以及电动汽车充电桩的有效拓扑结构。在不同端口进行能量路由时,涉及多工况运行,无缝工况切换是一大难点。在能源互联网框架下,采用分层控制,使得能量路由器在电网调度、并离网、电动汽车接入切除等工况下都能够协调运行,从而实现工况的无缝切换。微网控制层采用集中式控制,维持各工况下系统整体能量平衡,既能与上层调度层交互,响应调度;也能与下层本地控制层通信,即采样各端口的状态信息,计算储能、充电桩的充放电电流给定值。本地控制层中光伏、电压源型变换器端口采用分布式控制,降低通信带宽;储能、充电桩端口采用所提的基于电流跟踪的新型下垂控制方法,精准传输所需功率,并控制直流母线电压稳定。最后,通过MATLAB仿真验证了所提统一协调控制策略的有效性。     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量(state of charge,SOC)的改进下垂控制策略.该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡.为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压...     

户用型能量路由器控制策略研究

为了更好地协调和控制以家庭为单位的户级直流微网的能量传输,提出一种户用型能量路由器及相应控制策略.能量路由器根据各端口的就地信息和内部直流母线电压大小工作在不同层区,在所提控制策略下实现了各个层区之间的无缝切换和对能量的协调管理.针对能量路由器的储能端口,引入超级电容器和蓄电池的混合储能,延长电池使用寿命,实现系统稳定运行.最后在MATLAB/Simulink平台上搭建能量路由器系统,对控制方法进行系统仿真,验证了所提控制策略的正确性.