微型电网技术研究初探

微型电网是利用新型发电技术、储能技术和电力系统控制技术为负荷供电的小型电力系统.开展微网技术的研究是推动可再生能源开发与利用的有效途径之一.诠释了微网的本质及特点,阐述了国内外微网实证系统的开发现状,重点对微网的运行分析,能量平衡控制、设计与规划、电能质量、故障检测等方面的研究现状进行了剖析.在此基础上对微网技术的关键问题及发展前景进行了探讨.     

微网研究中的关键技术

微网技术的研究成为分布式能源系统研究领域的热点之一。文章介绍了微网的组成部分、体系架构和运行状态,从技术内涵角度综述了微网研究中关键技术的研究现状,包括新型电力电子技术,故障检测与保护、通信技术,系统规划设计、运行控制与能量管理所涉及的系统监控体系、控制策略及方法、辅助服务、运行标准,单元级、系统级的建模仿真研究,微网经济性评估等。文章还指出,微网系统网络拓扑的优化设计及分布式能源单元的优化配置对实现整个系统效益最大化具有重要作用,对微网进行有效的经济性评估是有待深入研究的课题。     

微网技术应用与分析

微网(microgrid)技术可以有效整合新能源及可再生能源发电--分布式发电的优势,同时为新能源及可再生能源并网发电规模化应用提供了新的技术途径.微网不仅能够有效提高能源的梯级综合利用效率,而且可作为主电网的有效互补电网,提高供电可靠性和电能质量,是国内外电气工程研究领域的最新前沿课题之一.文中对微网的概念、基本结构及其工作原理进行了详细阐述,并分析了微网的基本运行方式和控制策略.同时对国外不同特点的典型微网示范工程及实验测试系统进行了分析.最后,详细阐述了中国微网技术研究现状与动态,结合中国实际情况论述了中国特色微网的建设,给出了微网技术中有待研究的重要课题.     

基于多代理系统的微网与电网协调运行模式

针对大量分布式电源并网运行问题,研究微网与电网协调运行模式.提出了一种基于多代理系统的含多微网电力系统的调度模式,利用微网的能量管理功能,消除单个DG的随机性,从整体上表现出微网的可控性.针对微网调度的特殊性,考虑微网电源与负荷的双重外特性以及微网“源荷”均随机的特点,建立了基于动态约束的微网调度模型,并在此基础上建立了微网与电网联合调度模型.提出了以类方差概念作为微分进化算法控制参数自适应调整依据,并采用改进的DE算法对一个含多微网电力系统进行仿真计算,结果显示微网参与调度表现出了良好的经济性和灵活性.该方法可为实现微网与电网协调运行提供建议.     

论等耗量微增率和等网损微增率与最优潮流的关系

等耗量微增率准则和等网损微增率准则是经典的电力系统经济运行准则。等耗量微增率准则是电力系统有功负荷分布的最优准则,等网损微增率准则是电力系统无功电源分布的最优准则．而电力系统最优潮流则是近年来经济的调度运行理论。从理论上对等耗量微增率和等网损微增率与最优潮流进行了分析和推导,通过对目标函数的比较、约束条件的比较、物理含义的分析以及仿真算例的证明,表明最优潮流包含了等耗量微增率和等网损微增率．是这2个准则在电力系统中的进一步灵活运用。     

高渗透率下大电网应对微网接入的策略

分析了高渗透率微网接入对大电网的安全稳定性、电能质量、调度运行等方面的影响.从大电网与微网的作用机理、优化规划、运行策略、继电保护及电能交易模式等方面进行研究探讨,明确微网大规模接入电力系统后给大电网带来的关键问题,提出大电网应对微网接入策略的框架结构和主要研究内容.     

微网技术发展分析与探讨

随着传统能源的枯竭,以微型电网(简称微网)为载体的新能源发电系统由于其灵活、分散、小型、靠近用户和使用清洁能源的特点得到了快速发展。在此介绍了微网的定义、结构特点及国内外研究及发展现状,其中重点介绍了目前我国微网发展现状;分析了组成微网的分布式电源的特点,并讨论了微网并网运行时对公共电网的影响,总结出微网技术的研究热点及在实际应用中的难点。指出微网未来发展的方向,强调在加强技术方面研究的同时,还需完善微网运行的相关政策和技术标准。     

微网保护技术综述

总结了世界典型国家或组织现行标准中对微网保护配置的要求,比较了微网保护与传统配网保护以及分布式电源并网保护的异同,提出了现行技术条件下微网保护配置的难点,并从含微网的配网保护研究以及微网系统自身保护研究两个方面对国内外微网保护研究现状和成果进行了阐述。另外,就含配网保护、PPC点保护、微网内部干/支线保护和微源保护在内四位一体的微网保护的发展进行了展望。     

微型电网的控制策略研究综述

首先介绍了微电网概念的产生背景和意义,给出了微网的经典结构示意图,对低压微电网线路参数的特性以及相应控制策略的改进措施进行了具体阐述,对目前主要的两类微网控制研究思路即基于电力电子技术的“即插即用”与“对等”的控制思想和基于传统电力系统的多代理技术应用于微电网控制的思想进行了系统的分析和探讨,最后提出了微网控制研究应重...     

微网研究综述

微网是未来电力系统的一种形式，首先由国外学者提出，在改善电能质量和系统稳定性以及在缓解能源和环境压力上都具有特殊的优势。首先介绍了微网产生的背景。在阐释了微网的基本概念和结构的基础上，总结了微网的控制方式，最后比较了微网在各国的研究现状和进展。并提出了微网将来研究的重点和难点。     

Performance Evaluation of a Control Strategy Developed for a Hybrid Energy System Integrated in DC-AC Microgrids

—Renewable energy is a promising technology to meet the future electricity demand of any country. However, output power produced by renewable energy sources varies intermittently according to the climatic conditions. Hence, interconnection of these renewable energy sources as hybrid energy system is a complicated task. In this article, a DC-AC microgrid structure is proposed to integrate different voltage-current characteristic renewable sources, storage units, local loads, and utility grids. A control strategy is proposed for the effective microgrid power management under grid connected and isolated modes. The proposed control strategy performs (1) prediction of the output power developed by the intermittent nature of renewable energy sources, (2) control of the primary sources, storage unit and utility grid, and (3) schedule loads on priority basis. Simulation studies have been carried out for the performance evaluation of the control strategy developed for the microgrid structure and the results are presented in this article.     

Modelling and Coordinated Control of Grid Connected Photovoltaic, Wind Turbine Driven PMSG, and Energy Storage Device for a Hybrid DC/AC Microgrid

In a DC/AC microgrid system, the issues of DC bus voltage regulation and power sharing have been the subject of a significant amount of research. Integration of renewable energy into the grid involves multiple converters and these are vulnerable to perturbations caused by transient events. To enhance the flexibility and controllability of the grid connected converter (GCC), this paper proposes a common DC bus voltage maintenance and power sharing control strategy of a GCC for a DC/AC microgrid. A maximum power point tracking algorithm is employed to enhance the power delivered by the wind turbine and photovoltaic module. The proposed control strategy consists of primary and secondary aspects. In the primary layer control, the DC bus voltage is regulated by the GCC. In the secondary layer, the DC bus voltage is maintained by the energy storage device. This ensures reliable power for local loads during grid failures, while power injection to the grid is controlled by an energy management algorithm followed by reference generation of inductor current in the GCC. The proposed control strategy operates in different modes of DC voltage regulation, power injection to the grid and a hybrid operating mode. It provides wide flexible control and ensures the reliable operation of the microgrid. The proposed and conventional techniques are compared for a 15.8 kW DC/AC microgrid system using the MATLAB/Simulink environment. The simulation results demonstrate the transient behaviour of the system in different operating conditions. The proposed control technique is twice as fast in its transient response and produces less oscillation than the conventional system.     

工业型用户侧微电网储能运行方式与微电网的运营模式

在分析工业型用户侧微电网特点的基础上,归纳总结了微电网中的储能容量及功率配置的原则,分析了工业型用户侧微电网投资主体的多样性,在电网投资储能情况下,提出了以促进光伏就地消纳为主、优化调节微电网对外联络功率为辅、兼顾经济效益为能量优化目标的微电网及储能优化运行的原则和优化流程,提出了适合工业型用户侧微电网的运营模式。以实际微电网工程为例,介绍了储能选型的过程,详细计算分析了在所提储能运行方式下储能的收益和各投资主体的分配比例,为工业型用户侧微电网的规模化发展提供了运营模式参考。     

一种新型模块化交直流混合微电网拓扑优化设计及研究

微电网是促进分布式电源与可再生能源大规模接入电网的有效手段。针对微电网模块化接入及与大电网友好互动的设计运行需求,提出一种利用背靠背变流器对交直流混合微电网进行模块化封装组网拓扑,并研究了该拓扑多目标、多状态运行控制策略。通过合理设计蓄电池-超级电容器混合储能系统结构及在微电网中接入位置,蓄电池和超级电容器可发挥各自优势为微电网多模态运行提供快速功率/能量支撑。仿真分析表明,所提出的模块化微电网组网拓扑及其运行控制方式是切实可行的,不仅使得并网/孤岛双模式无缝切换成为微电网自然属性,同时还可实现微电网整体有功/无功精确调度,使得微电网成为多特性电源/负荷模块与大电网进行“友好”功率交互。     

Stability Analysis of MIMO Microgrid Systems in d–q Axis Platform with Constant Power Loads Based on Popov Absolute Stability Criterion

Microgrid has several advantages over the conventional utility grid system, thus naturally being the gateway to implement the renewable energy resources. Now it is considered as the primary solution to solve the next generation power demand. However, in practice, it is very challenging to retain the microgrid operational stability due to the dense presence of constant power loads in the system. In this article, we considered a technique of compensating the load side to mitigate the instability issues introduced by CPL. Adopting this technique, a stability analysis was presented here for MIMO (multiple input, multiple output) AC microgrid system in dq axis platform by Popov Absolute Stability Criterion using the sector conditions and Popov plots. Besides the recent researches regarding the microgrid stability techniques and the previous analysis using Popov Absolute Stability Criterion, the modeling of the energy storage-based load side compensated microgrid system is also provided in this article. All the cases and results are rigorously scrutinized in virtual platform such as MATLAB/Simulink and verified through experimental results as well.     

A survey on control issues in renewableenergy integration and microgrid

This paper describes the usefulness of renewable energy throughout the world to generate power. Renewable energy adds a remarkable scope in power system. Renewable energy sources act as the prime mover of a microgrid. The Microgrid is a small network of power system with distributed generation (DG) units connected in parallel. The integration challenges of renewable energy sources and the control of microgrid are described in this paper. The varied nature of DG system produces voltage and frequency deviation. The unknown nature of the load produces un-modeled dynamics. This un-modeled dynamic introduces measurable effects on the performance of the microgrid. This paper investigates the performance of the microgrid against different scenarios. The voltage of the microgrid is controlled by using different controllers and their results are also investigated. The performance of controllers is investigated using MATLAB/Simulink SimPowerSystems.     

基于微网技术的家庭能源管理系统研究

家庭能源管理系统是未来智能电网在配电侧发展的重要研究方向。以包含光伏发电、蓄电池储能和家庭负荷的家庭直流微电网系统为研究对象,研究了各个单元的基本控制策略,并提出了基于微网技术的家庭微网能量调度策略。系统的工作模式包括并网工作模式和离网工作模式,通过能量调度策略来维持系统功率平衡和直流电压稳定。在Matlab/Simulink下搭建了家庭直流微网系统并对该控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,系统在并网运行模式和离网运行模式下均能保持直流侧电压稳定,验证了家庭能源管理系统的正确性和有效性。     

光伏直流微网协调直流电压控制策略的研究

直流微电网是新能源发电接入常规公用电网的一种有效方式,并以其显著的优势成为微电网技术研究的一个新方向。本文以光伏发电系统、储能系统、交直流负荷组成的直流微电网为研究对象,在分析该直流微电网运行状态的基础上,提出了直流电压协调控制策略。该控制策略根据直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态SOC(State of Charge)自动协调各换流器的工作状态,从而实现了在各种运行工况下直流微电网内的有功功率平衡,达到了维持直流母线电压稳定的目的。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

考虑可中断负荷的微网能量优化

建立能量模型协调优化微网可靠性与经济性对系统经济效益的提高至关重要.考虑在并网模式和孤岛模式下都将可中断负荷纳入微网能量管理,优化各分布式电源DG(distributed generation)出力,并网时还包括微网与主网交换功率,使微网投资运行费用和补偿停电损失费用之和最小.该模型不但考虑了微型燃气轮机热(冷)电联供的发电特性,而且将热(冷)能供给优化转化为电能供给优化统一求解,回避冷热价格对模型求解影响,简化微网综合供能模型.以一个微网系统算例验证了模型和算法的有效性,计算结果表明该方法不但能确保微网负荷的可靠、经济供电,也有利于主网整体经济供电能力的提高.     

微网中的多元复合储能技术

储能技术被认为是微网的核心技术之一,它在稳定电网运行及利用可再生能源方面有重要作用.阐述了微网中储能的作用和意义,并结合适用于微网的几种储能方式,如飞轮储能、超导磁储能、超级电容器和蓄电池,分析了其技术特点.提出了未来微网中的多元复合储能应用模式,并简要分析了应用多元复合储能的技术课题.