基于双层优化的微电网系统规划设计方法

规划设计是微电网系统核心技术体系之一。从分布式电源的综合优化(组合优化、容量优化)和分布式电源间的调度优化两个方面对其展开研究。根据分布式电源特性,提出了适用于并网型微电网系统和独立型微电网系统的双层优化规划设计模型。上层优化采用基于NSGA-II的多目标遗传算法计算系统最优配置;下层优化采用混合整数线性规划算法(MILP)计算系统最优运行方案。运用所建立模型,分别针对并网型和独立型微电网系统作了案例计算,验证了所提方法的正确性。     

低压微毫网概率潮流计算

低压微电网能大量分散地接纳光伏、风电等随机性分布式电源,且系统运行时三相不对称性较大,电源出力和负荷随机性较强。针对低压微电网以上特点提出了一种适用于低压微电网的概率潮流计算疗法。该方法首先建立了网络和元件分相模型,针对时变的具有随机波动特性的微电源出力和负荷建立了时间序列慨率模型,采用基于不动点迭代的分相潮流计算方法,通过蒙特卡罗计算微电网概率潮流,实现了存在非全相运行的低压微电网概率潮流计算。对IEEE123节点测试馈线算例进行仿真,结果表明所提方法是一种能够较好解决低压微电网潮流小对称、非全相运行、节点功率小恒定等问题的有效疗法。     

含多类型分布式电源的主动配电网三相潮流计算

随着不同并网方式和控制策略的分布式电源大量接入,传统配电网的潮流算法不再适用于含大量分布式电源的主动配电网。首先建立了不同控制方式和接线方式下同步发电机、异步发电机、电力电子逆变器和双馈感应风机的三相序分量稳态模型,并在此基础上采用序分量三相解耦潮流算法对含分布式电源的主动配电网进行三相潮流计算,同时考虑了分布式电源运行中的限值约束条件。通过对IEEE 33节点三相不平衡配电系统算例进行仿真,表明该算法能有效处理各种类型分布式电源及其在运行中的限值约束,具有良好的收敛性。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况。采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比。算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况。该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况.采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比.算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况.该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算.     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

基于下垂控制的直流电网线性潮流计算研究

为解决分布式电源输出电压和输出功率不固定,传统迭代潮流算法对含有分布式电源的直流电网潮流计算不再适用的问题,提出基于下垂控制的改进牛拉法及其线性潮流算法。首先,分析了基于下垂控制方式的分布式发电单元和所有负荷类型的数学模型。然后,对改进的牛拉法进行泰勒级数展开并推导出线性化潮流算法,该模型不仅适用于孤岛运行和并网运行模式,还可直接处理径向或环网状网络。最后,通过节点算例分析验证所提算法的正确性和有效性,并证明该算法具有较好的计算精度和计算效率。     

基于序分量的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流算法

针对交直流混联微电网这类新型网络的潮流分析问题,建立了Droop型分布式电源以及AC/DC逆变器并网稳态潮流模型,并根据并网点电压对称进行三相、单相并网模型的相序分量转换。利用序电流补偿法将AC子网解耦为三序网络且并行求解,显著减小了问题求解规模;进一步建立了AC/DC逆变器两侧交流频率和直流电压耦合关系,有效解决了两子网间功率平衡问题。在序分量体系下提出了适用于直流微电网多种方式接入的孤岛交直流混联微电网三相解耦潮流算法,基于IEEE等标准配电系统的修改算例,验证了所提算法的有效性、适用性以及高计算效率。     

含分布式电源的弱环配电网三相潮流计算

配电系统中引入分布式电源形成分布式发电系统后,引起有功功率和无功功率的数量和方向的改变。分布式电源不能简单处理为PQ节点,传统的配网潮流算法已不适用。在基于常见分布式电源运行方式和控制特点的基础上,建立各种分布式电源在潮流计算中的节点模型,考虑配电网三相参数不平衡和环网问题,提出适用于含多种分布式电源的弱环配电网的前推回推三相潮流算法。     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。