基于博弈论的多微电网系统交易模式研究

提出了采用非合作博弈研究多微电网交易模式的一般模型及分析方法。将配电网对微电网之间交易的影响以征收服务费用的方式加以考虑,在给定的交易规则下建立了非合作博弈模型;证明了该博弈存在纳什均衡,并提出了相应的求解流程。以3个微电网构成的多微电网系统为例进行算例分析,解释了纳什均衡的物理意义;研究了各参数对纳什均衡点的影响,得出了微电网之间发生交易的条件及影响因素。文中提出的模型和结论均具有一定普适性,可定量分析配电网、政府的各类调控手段对微电网之间交易的影响,为预测多微电网系统的发展方向并提出管理措施提供了理论依据。     

基于分布式控制的直流微电网控制稳定性分析

随着电网技术的发展,直流微电网已经成为了电网的重要组成部分,成为居民住宅和商用楼宇的主要能源来源型式,具有可靠性高、可控性强的优点.微电网的稳定性控制一直是微电网的重点研究方向,本文基于分布式控制模式下的微电网大信号、小信号模型的角度出发,采用Lyapunov方法研究了直流微电网中与大信号下稳定运行的参数边界条件,提出...     

微电网无互联线逆变器并联系统新型相位调节法

分析了微电网中无互联线逆变器并联系统的原理,提出了改进的基于相位调节的新控制方法。该方法能克服传统有功功率—无功功率(PQ)下垂控制法在稳态时输出电压频率随负载变化的问题,同时又能保证相应的动态性能。基于根轨迹法,分析了所提出方法中各控制参数对系统性能的影响,以及参数的具体设计步骤。同时,针对数字控制器以及相位调节法自身的特点,提出了增加调节精度和消除过零点畸变问题的解决办法。实验验证了所提出方法的可行性和有效性。     

分布式多变流器型微电网无互联线潮流控制

当储能系统接口变流器的视在功率一定时,分布式多变流器型微电网系统内无功功率需求越大,储能系统对电源与负荷之间有功供需平衡的调节能力越弱。针对该问题,提出了一种无互联线潮流控制方法。该方法利用微电网系统内所有潜在的分布式无功补偿源提供负荷所需无功,以期减小储能系统功率调节压力。并通过下垂控制与倒下垂相结合的方法来实现电压控制模式与电流控制模式变流器间功率的合理分配。同时,分析了影响功率分配精度的因素,提出基于虚拟阻抗与自适应空载电压补偿相结合的方法改善无功功率分配精度。最后通过实时硬件在环平台验证了所提控制策略的可行性。     

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

直流微电网光伏发电最大功率点追踪方法

基于直流微电网母线电压稳定的实际情况,获得光伏电源电压和直流变换器占空比的函数关系,把占空比作为输入变量,在仅需测量光伏电源电流的基础上对其准确实施最大功率点追踪;可省略光伏发电直流微电网中众多分布式光伏电源端电压传感器及其相关电路,减少干扰,提高可靠性,降低系统成本.MATLAB下系统模型仿真和样机试验证明了所提控制方法的正确性与可行性.     

基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。     

含光伏发电的微电网电压稳定性控制研究

光伏(PV)发电作为微电网(MG)的主要分布式电源,其功率输出在很大程度上受制于光照强度等外界环境因素,尤其是在多云的天气情况下,PV发电的功率输出波动将影响MG电压稳定性.在此通过分析PV的功率-电压特性及其对MG电压稳定性的影响,提出了能够有效抑制PV功率波动,提高MG电压质量的控制策略,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析,并且证明了所提出的控制策略的有效性.     

分布式发电与微电网应用的锂电池储能系统研究

针对分布式发电与微电网的应用需求,对锂电池储能系统组成、锂电池成组方式、电池管理系统(BMS)功能特点、储能变流器(PCS)控制策略进行了研究.在理论研究基础上,研制了80 kW/128 kWh锂电池储能系统,并搭建了含光伏、储能和负载的微电网试验环境,对储能系统的并网PQ控制、离网VF控制、并离网平滑切换等控制策略进行了试验验证,结果证明所采用的控制策略能满足微网并网和离网的运行要求,能实现并、离网平滑切换,为深入研究大容量储能系统及更复杂的微电网运行条件奠定了基础.     

非合作博弈模式下新能源微电网多主体成本策略优化模型

根据微电网具有的特点,发电厂商提供可持续稳定的电能,尽可能就近输送,降低网损,提高有功转化,保持电价上的竞争优势以及增加新能源消纳.基于此,分析了参与新能源微电网的各主体之间的利益关系,即微电网发电侧、用户侧和配电网,构建了非合作博弈模式下的成本策略博弈模型,选取某微电网示范地区进行算例分析,结果表明,非合作博弈下的均...     

一种直流微电网无母线电压偏移的均衡控制策略

为解决直流微电网中分布式储能系统存在的剩余容量(State Of Charge, SOC)不均衡问题,提出一种适用于孤岛直流微电网分布式储能的均衡控制策略。该方案采用对数形式设计参考电压函数,以单台储能单元的SOC与所有储能单元的SOC均值的比例作为对数函数输入,从而实现各储能单元充放电过程中,各参考电压相对于额定母线电压呈近似对称变化,继而实现无母线电压偏移的均衡控制。基于此提出利用储能单元的输出功率及其参考电压的比例关系简化了参数选取过程,通过李雅普诺夫第一法判断了系统的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验验证了所提控制策略的正确性和实用性。     

基于非合作博弈的风-光-氢微电网容量优化配置

多分布式电源参与的混合微电网容量优化配置是微电网设计的一个重要环节,文中针对风电场、光伏电站和制氢-储氢-发电一体化微电网系统的容量配置问题进行研究。首先,系统设立了风电、光伏和制氢-储氢-发电系统3个投资方,并以各投资方收益最大化为优化目标,建立基于非合作博弈的风-光-氢微电网容量优化配置模型;然后,考虑各博弈参与者的投资成本、运维成本、购售电成本、弃风弃光惩罚费用和负荷中断惩罚费用等经济因素,利用粒子群算法对各博弈参与者的容量配置进行单独优化,确定各博弈参与者收益最大化的Nash均衡点;最后,采用新疆某地区典型月的风速和光照强度数据对微电网容量配置进行算例分析。结果表明该模型能够在月综合成本相对较低的前提下保证供电的可靠性,实现了微电网系统容量的合理配置。     

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配.传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题.为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负...     

基于虚拟直流机的直流微电网电压稳定控制策略

针对大量恒功率负荷接入直流微电网致使直流微电网失稳的问题,提出了一种基于虚拟直流机(VDCM)的直流微电网电压稳定控制策略。控制策略以储能双向DC/DC变流器为研究对象,基于直流电机原理,以电感电流为反馈量在传统下垂控制的基础上引入VDCM环节,增强系统阻尼,降低恒功率负荷对系统稳定性的影响。通过建立所提控制策略下的直流微电网小信号模型,利用阻抗匹配原则分析相关参数变化时系统的稳定性,并将其与传统的VDCM控制策略进行对比。最后,搭建仿真模型和硬件实验平台,验证所提控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略使变流器具备了直流电机的惯量和阻尼特性,在提升系统稳定性的同时,也在一定程度上改善了系统动态响应性能,且其控制效果优于传统的VDCM控制策略。     

直流微电网自适应滑模控制策略

为提高微电网的稳定性,提出一种集自适应观测技术、滑模控制方法、定频PWM技术于一体的新型定频PWM自适应滑模控制策略,可在不需要增加额外传感器/硬件电路的情况下实现对状态变量的快速跟踪和调节,便于直流微电网内微电源和负荷的扩展与即插即用,且简化了滤波器的设计难度。同时,采用非线性复合控制方法在恒功率负载突变的情况下实现对母线电压和系统稳定控制的目标。初始状态的合理选择、变切换面的设计,使得状态变量全程处于滑动模态,并且抖振现象得以减轻。在包含光伏电源、燃料电池、蓄电池、双向Buck/Boost变换器、恒功率负载与阻性负载的直流微电网仿真环境中,验证了所提控制方法的有效性。     

基于线路电阻观测值的直流微电网改进下垂控制策略研究

负载功率精确均分和母线电压稳定是直流微电网的主要控制目标,但传统下垂控制会引起电流分配精度低和母线电压偏差大。针对此问题,提出一种基于线路电阻观测值的改进下垂控制策略。线路电阻不匹配是导致各变换器输出电流不均分的主要原因。首先使用递推最小二乘法对线路电阻进行估计,利用估计得到的线路电阻值调整下垂系数。再进一步考虑到每个变换器的额定功率各不相同,根据变换器的额定功率调整下垂系数,实现各变换器输出电流按其额定功率比例分配。最后在Matlab/Simulink平台搭建孤岛直流微电网模型,对3种不同下垂系数进行仿真,并在恒定负载、变负载、变换器退出运行3种工况下,验证了所提下垂控制在功率均分和稳压方面的有效性和可行性。     

基于主动探测的直流微电网故障区段辨识与快速恢复策略

直流微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分。直流系统故障时,冲击电流上升速度快,可供保护获取的数据信息极少,严重影响直流保护的故障诊断。将电力电子变流器的故障控制与保护相结合,提出了一种基于主动探测的直流微电网故障区段辨识与快速恢复策略,通过增加AC-DC变流器的故障控制模块,使其具有主动注入短路电流的能力,进一步协同直流保护装置,实现对故障位置的准确识别和快速隔离。同时,各变流器还能基于本地电压和探测电流信息自动诊断故障消除情况,以快速恢复系统运行。基于实时数字仿真平台的仿真结果表明,所提策略能够在故障发生后100 ms内完成故障定位与隔离,大幅降低了对系统供电的影响,具有一定的工程应用价值。     

基于附加电量的直流微电网动态稳定控制策略

直流微电网的低惯性问题以及遭受扰动后分布式电源与负荷短时保持功率恒定引入的负阻尼,均会削弱直流电压的动态稳定性.对此深入探讨了直流微电网的动态稳定机理,从电量的角度赋予系统稳定判据物理意义.首先基于直流微电网的伏安特性,分析系统运行点的移动轨迹与稳定运行约束条件.其次,基于直流微电网的状态方程,推导系统的电量模型,分析各端换流器具备的暂态电量对系统稳定运行的影响机理,并结合稳定运行条件,提出基于附加电量的直流微电网的动态稳定裕度及判据.然后,基于直流微电网的动态稳定裕度,通过改进储能侧换流器的电压下垂控制,提出基于附加电量的直流微电网电压动态稳定控制策略,并分析其对直流电压暂态过程的影响.最后,搭建多端直流微电网仿真系统,验证所提电压动态稳定判据的正确性,以及附加电量对直流微电网动态稳定的支持能力.     

基于多指标非线性控制方法的微网逆变器控制设计

为了提高微网逆变器的动静态性能,对于多输入多输出的逆变器非线性系统,引入多指标非线性控制方法进行微网逆变器控制设计。根据微网逆变器双环控制的要求,选取微源输出电压及其微分量的线性组合为输出函数,从理论上证明满足状态反馈部分精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出多指标非线性控制律。该控制律能实现在统一的非线性控制设计框架下对微源输出电压及其微分量进行同时约束,消除微源输出电压的稳态误差,加快逆变器的响应速度,使系统的动静态性能得到很好的协调,实现逆变器的高性能控制。相比于传统的双环控制,该设计方法能够使控制量解耦;充分考虑了系统的非线性,保证了在大信号扰动下系统具有良好的性能;实现了统一的电压、电流环设计,能够满足不同控制策略需求。仿真实验验证了该控制方法的有效性与优越性。