基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于BFGS信赖域算法的电-气综合能源系统能流计算

电-气综合能源系统能流计算的计算方法多为牛顿法,具有初值敏感性问题,若初值选取不当会造成计算不收敛。现有研究中天然气系统(natural gas system, NGS)的计算初值选取问题还未有适用的解决方法。从能流算法方面入手,提出基于BFGS信赖域算法的电-气综合能源系统能流计算方法,利用BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法对初值依赖性不高特点,求取NGS的能流分布,解决使用Newton法进行计算时潮流计算容易不收敛的问题。基于6节点天然气系统和19节点电-气综合能源系统的算例,验证了方法的准确性和有效性     

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.     

基于频率特征的微电网孤岛潮流计算

通过对微电网孤岛运行时潮流计算的特殊性分析,将传统牛顿拉夫逊法进行改进,特别针对频率进行计算,且不设置平衡节点,让多电源共同承担功率缺额。根据实际情况,考虑分布式电源和负荷的调节特性,进行潮流计算分析,所得分析结果具有一定参考价值。     

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。     

基于滤波器-信赖域方法的最优潮流算法

在电力市场环境下，求解诸多问题都需要最优潮流作为理想的工具。该文基于滤波器和信赖域的思想提出了求解最优潮流的新算法：由信赖域决定线性化步长，线性规划子问题由多步中心校正原一对偶内点法进行求解，并采用了考虑电网拓扑的物理策略和动态调整线性规划子问题的收敛判据策略来改善最优潮流算法的稳定性和收敛性。该算法通过逐次求解线性规划子问题，在滤波器中利用多目标规划的优超(Domin Rllce)概念决定是否接受新的点，算法本身具有非单调的性质。通过与预测一校正方法的比较，进一步验证了多步中心校正方法的求解效率。对系统规模从14节点到662节点的7个电力系统作了全面的数值计算，计算结果表明，该算法具有较高的稳定性和快速收敛性，具有实用意义。     

计及可再生能源不确定性的孤岛微电网概率潮流计算

随着具有不确定性的可再生能源接入孤岛微电网的比例不断提高,传统确定性条件下孤岛微电网的潮流计算受到挑战。基于有功功率—频率/无功功率—电压(P-f/Q-U)控制和有功功率—电压/无功功率—频率(P-U/Q-f)控制两种下垂控制策略,在计及可再生能源的不确定性时,建立了综合控制下孤岛交流微电网的概率潮流计算模型,并提出了一种改进的三步LevenbergMarquardt(MTLM)算法对潮流方程进行求解。采用基于Sobol序列的拟蒙特卡洛模拟获得具有随机性的可再生能源出力和负荷的样本,进而对38节点孤岛交流微电网进行概率潮流计算,通过对比验证了MTLM算法的快速收敛性和鲁棒性,研究了不同下垂控制策略下系统频率和电压的概率分布情况,分析了具有随机性的高比例可再生能源接入对孤岛微电网的影响。     

孤岛微电网潮流的类奔德斯分解算法

在传统Newton-Raphson潮流算法中一般仅定义平衡节点、有功功率—电压节点、有功功率—无功功率节点这三类节点,难以直接使用传统Newton-Raphson潮流算法求解含下垂控制策略的微电网潮流问题。提出一种类奔德斯分解的潮流计算新方法,将采用下垂控制策略的孤岛微电网的潮流计算问题分解成传统Newton-Raphson潮流计算子问题和下垂节点更新子问题,通过两个子问题的交替迭代获取潮流解。该方法将一个复杂的原问题分解成了两个简单的子问题,实现了原问题的高效、快速求解。通过算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

同伦摄动模态子区间算法在微电网孤岛潮流计算中的应用

与传统输电网和配电网络不同,微电网中的分布式发电装置通过电力变换装置给负荷供电,所以考虑并网整流/逆变装置的影响,同时建立包含微电源、柔性交流输电系统、线路以及不同负荷类型的微电网精确数学模型。此外,计及负荷及微电源出力的时间波动性,引入同伦摄动子区间理论构造求解孤岛微电网区间潮流方程,并通过模态分析法提高区间运算精度。算例结果验证了所建模型及求解方法的有效性。     

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。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网概率潮流计算

考虑到可再生能源的不确定性对微电网运行的影响,传统确定性潮流计算难以全面描述系统运行状态与潮流分布情况。在计及微电网源荷随机性与相关性的情况下,文中建立了孤岛交流微电网的概率潮流模型。进一步,提出了一种稀疏多项式混沌展开方法用于快速准确得到孤岛微电网的输出响应,在含有高维输入随机变量时,有效提高了孤岛微电网的概率潮流计算效率。采用接入多台分布式电源的33节点孤岛微电网系统进行仿真,通过与传统方法的对比,验证了所提方法的高效性和准确性。     

基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。     

计及微电源调节死区的孤岛微电网概率潮流计算

孤岛微电网由于缺乏主网支撑,在电源及负荷具有不确定性的情况下,其频率与电压易出现波动。概率潮流计算是用于分析系统运行状态不确定性的有效工具,本文提出一种计及微电源调节死区的孤岛微电网概率潮流计算方法,体现了微电源调节死区对微电网运行状态的影响,提出了计及调节死区的潮流求解步骤,并基于拉丁超立方采样方法计算孤岛微电网的概率潮流。算例结果表明,本文方法能够反映微电源的调节死区对潮流的影响情况,同时具有较为满意的精度与计算速度,可应用于在线分析。     

计及DG出力相关性的孤岛微电网蒙特卡洛法概率潮流

孤岛微电网缺乏主网的支撑,分布式电源(distributed generator,DG)出力的随机性以及负荷的波动性都将对系统频率及电压造成影响。为准确分析孤岛模式下微电网的运行状态,提出一种计及DG出力相关性的孤岛微电网概率潮流计算方法。首先简化孤岛微电网节点分类,将潮流方程表达成统一形式;其次,在考虑DG出力的相关性下运用蒙特卡洛法进行抽样计算,从而获得概率潮流结果;最终以Benchmark 0.4 kV低压微电网系统作为算例,验证了文中方法的有效性。     

考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取

孤岛运行模式下,交直流混合微电网中的分布式电源逆变器的下垂系数会影响系统潮流可行域,而传统的下垂系数由逆变器的容量、频率和电压调节范围决定,并未充分考虑这一影响。针对上述问题,首先建立了考虑逆变器控制方式的交直流混合微电网潮流计算模型,基于此提出了参数空间下的潮流可行域快速计算方法,进一步分析了下垂系数对潮流可行域的影响,综合考虑负荷稳定裕度和小信号稳定因素求取下垂系数最优值。最后,针对改进的12节点的交直流混合微电网算例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性与适用性,与传统方法相比系统电压稳定裕度显著提升。     

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。     

基于混沌优化和BFGS方法的最优潮流算法

将混沌优化与拟牛顿法中的BFGS方法相结合，提出了一种新的混合优化算法，并应用该方法进行电力系统最优潮流的计算。混沌优化方法利用混沌运动内在的遍历性、随机性和规律性等特点，跳出局部最优解，接 近最优点；同时，利用BFGS方法在最优点的邻域内局部寻优，提高了收敛速度和求解精度。 通过对IEEE 14，30和57节点试验电力系统的数值计算，验证了算法的有效性。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于Sobol’法的孤岛微电网潮流全局灵敏度分析

随着可再生能源发电在微电网中的渗透率不断提高,微电网运行的不确定性显著增加,有必要准确评估输入变量对微电网状态的影响,以提高系统的运行控制水平。计及孤岛微电网中分布式电源和负荷的不确定性,基于有功—频率/无功—电压的下垂控制策略,构建了综合控制下的孤岛微电网概率潮流计算模型,并采用具有鲁棒性的自适应LM(Levenberg-Marquardt)算法进行求解。在此基础上,针对系统状态的不确定性,基于Sobol’全局灵敏度理论,建立了一种考虑源荷不确定性的孤岛微电网概率潮流灵敏度分析法,用于辨识影响系统状态的关键因素。通过对有多台分布式电源接入的33节点孤岛交流微电网系统进行仿真,获得了各输入变量的一阶灵敏度和总灵敏度,分析了输入变量对系统状态的影响,验证了所提方法的有效性。     

微电网孤岛运行时的频率综合控制策略的研究

针对现有微电网运行模式切换方法,以提高从并网转换为孤岛运行时控制策略切换的可靠性和微电网孤岛运行时频率的稳定性为目的,提出一种将P-Q控制和U-F控制集中于一个逆变器,通过连续监测联络线交流电流,在无需通信的情况下实现微电网不同运行方式下控制策略切换的方法,该方法具有较高的可靠性,节省了通信设备的投资。实验结果表明该控制策略有效可行。