新型交直流混合微电网结构设计

结构设计关系到交直流混合微电网的建设成本和运行性能。对交流微电网、直流微电网的典型结构进行了比较全面的对比分析。根据微电网的分区原则、分层原则、资源利用最大化原则、电能质量保证原则,设计了交直流混合微电网的3种拓扑结构,分别为多层型、单环型以及互补环型结构。利用微电网可靠性和经济性的分析方法及参考数据,对比了3种拓扑的系统可靠性指标和建设成本、运行维护费用等经济性指标,得出其各自的优缺点和适用场合。     

交直流混合微电网多模式协调下垂控制

交直流混合微电网是未来配用电系统的重要组成形式,对高密度分布式可再生能源的接入与消纳、直流负荷的高效直接供电,以及电力系统的高可靠性运行具有重要意义。相比于传统的交流微电网,交直流混合微电网拓扑结构更加灵活,运行模式多样,交/直流功率可以协调互动,但同时也对其稳定运行控制提出了诸多挑战。文章首先介绍了一种典型的分段式交直流混合微电网网架结构并依据此结构提出了交直流混合微电网并网、直流分段、交流分段、孤岛4种运行模式;然后提出适用于4种模式稳定运行及模式之间无缝切换的交直流混合微电网多模式协调下垂控制策略;最后,通过RT-LAB/MGCC半实物仿真验证了所提算法的正确性与有效性。     

交直流混合微电网可靠性影响因素分析

交直流混合微电网综合了交流微网和直流微网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而可靠性研究在混合微电网的发展中发挥着基础性作用。以配电网可靠性分析方法为基础,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行对可靠性的影响,提出了适用于交直流混合微电网的可靠性计算方法。对交直流混合微网可靠性进行分析,重点研究了分布式电源接入比例与关键元件的故障率和修复时间对混合微电网可靠性的影响,考虑分布式电源接入比例在[0%,90%]的区间内变化,关键元件的故障率和故障修复时间在基准值[10%,120%]的区间内变化,利用算例,对给定拓扑中各因素对混合微电网可靠性的影响进行定量分析,得到分布式电源接入比例对该拓扑可靠性的影响规律,并将关键元件对该拓扑可靠性影响程度进行排序,为交直流混合微电网可靠性研究进行了有益探索。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

基于交直流微电网的智慧能源站拓扑结构研究

“多站合一”的智慧能源站是未来变电站发展的新模式,其中变电站供电系统是保证智慧能源站可靠运行的关键。针对变电站站用交直流系统,计及当前交直流微电网技术进步,提出了智慧能源站供电系统采用交直流微电网的方案,并对交直流微电网电压等级、拓扑结构进行分析。通过对供电可靠性和经济性进行比较,说明交直流微电网的新型结构优于传统结构,验证了智慧能源站新型交直流微电网拓扑结构的可行性及技术优势。     

交直流混合微电网潮流控制器功能规范研究

交直流混合微电网是交流微电网与直流微电网的有机融合体,兼具交流微电网和直流微电网的优点,并为解决高密度分布式发电接入配电网的有效途径,交直流混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow conditioner,HMFC)是其中的关键设备,用于连接交直流混合微电网的交流母线和直流母线,实现交流微电网和直流微电网的电能双向变换与潮流控制。该文分析了交直流混合微电网的运行特征,明确了交直流混合微电网体系结构,提出并网和离网2种模式下HMFC以不同母线占优运行的功能规范,并采用DIgSILENT/Power Factory仿真验证其功能的稳定性。     

直流微电网关键技术研究综述

微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网,直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。该文首先对国内外学术界和工业界在直流微电网领域的相关技术和实验系统研究现状进行梳理;然后,从技术角度对直流微电网拓扑结构、优化规划、运行控制、保护及通信等几个方面进行了分析归纳;最后从交直流混合微电网、交直流混合配电网以及能源互联网等方面展望了直流微电网的发展和应用前景。     

基于主从控制的交直流混合微电网多模式运行与切换策略

随着直流用电设备的逐步增加,交直流混合微电网成了新的发展趋势。本文在分析交直流混合微电网的典型结构和基本运行方式的基础上,基于某实际交直流混合微电网的抽象模型提出了基于主从控制的包含交直流联合并网、交流并网直流离网、交直流联合离网、交直流独立离网等4种子模式的多模式运行方法,并研究了多模式间的切换控制策略。实验结果证明了所提方法的有效性。     

交直流混合微电网网络结构设计和模式切换控制策略

以宁波交直流混合微电网系统为背景,首先从电压等级、母线结构、接地方式、网络拓扑等方面阐述了交直流混合微电网的规划设计方案,并给出了交直流混合微电网的拓扑结构图。其次根据微电网的拓扑结构图,提出了4种工程运行方式,详细分析了运行方式切换控制策略。最后通过实际运行结果证明,灵活的网络结构和智能的切换控制策略可实现交直流微电网运行方式的无缝切换,提高了系统的经济性和可靠性。     

交直流混合微电网系统设计与控制架构分析

微电网是实现大规模分布式电源接入配电网的重要技术途径和手段,其中交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网各自的优势,已经成为微电网技术发展的重要方向。以国家863项目示范工程"交直流混联微电网上虞示范站"为背景,从拓扑结构设计、关键研发设备和分层控制架构等方面介绍其主要技术特征。重点阐述了该交直流混合微电网的协调控制策略,包括四种运行模式和八种模式切换流程,并结合实际运行结果进行验证。运行实践表明,示范工程能够显著提高负荷的供电可靠性,促进高比例分布式电源就地消纳,对未来交直流混合微电网技术的发展具有一定指导意义。     

A Comparison of Microgrid Topologies Considering Both Market Operations and Reliability

This article investigates and compares various types of microgrids in the literature. The comparison is concerned with the economic operation of the micro-sources employed in different topologies and the reliability of the end-users. Also, the effect of each component on the performance of the overall microgrid is discussed in detail, e.g., the individual and centralized power converters, etc. The numerical simulation of a case study shows that the single AC and three wire network microgrid types are predominant over two others, namely single DC and hybrid AC-DC networks. The AC microgrid shows its benefits in market operations, while the three-wire network takes advantage of customizing loads as its reliability preferences. The DC microgrid is the worst case, suffering from high power losses and poor reliability.     

交直流混合微电网运行优化建模与不确定性分析

交直流混合微电网的运行优化易受多种不确定性因素的影响,考虑不确定性因素影响下的微电网运行优化及分析各因素对运行优化影响程度并确定显著影响因素是目前值得研究的方向。文中分析并模拟了新能源出力随机性、负荷预测误差、电价波动、元件随机故障等不确定性因素,建立了考虑上述复合不确定性的交直流混合微电网运行优化模型,从经济性、环保性和可靠性三个方面构建系统运行优化评价指标体系,运用蒙特卡洛方法对系统评价指标模型进行分析并进行复合不确定性评价,得到各评价指标的概率分布及各不确定性因素对评价指标的影响权重。通过算例分析给出了对技术经济指标有显著影响的因素,为交直流混合微电网的运行优化及不确定性因素敏感性分析提供参考。     

提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略

交直流混合微电网具有较高的灵活性和可控性,能够为多种类型的分布式电源提供并网接口.然而,交直流微网中可再生能源占比较高,容易出现出力波动或出力不足等现象,难以保障关键负荷可靠供电;此外,交直流微网中分布式电源可能从属于不同运营主体,相互之间缺乏有效的信息交换,集中式管控较为困难.为此,提出提高关键负荷供电可靠性的交直流...     

基于通用电能路由器的微电网架构及其控制方法

在中压直流作为电源的交直流混合微电网中,低压公共交直流母线为多变流器的接入提供了稳定电压。微电网通过配置电能路由器,构建低压交直流母线电压,在保障交直流系统故障隔离的前提下,可实现交直流系统功率的双向传输,提升了新能源的消纳,同时还可提高混合微电网的运行可靠性。文中提出基于通用电能路由器单元的低压微电网系统拓扑,设计了电能路由器的端口配置及控制模式,优化了电源与电网的接入,通过多机并联控制策略,有效解决了多电源并联运行稳定性问题,研究了变换器的电压一次调节、二次调节及微电网控制模式快速转换的控制方法,可有效丰富配电网的运行方式,优化光伏、风电等新能源的消纳路径。     

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD／EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。     

多母线结构交直流混合微电网协调控制与模式切换策略

对于多母线结构的交直流混合微电网,实现多台变流器之间的协调控制以及不同运行模式的平滑切换是微电网运行控制的重点。文中首先以上虞交直流混合微电网示范工程为背景,详细介绍了该微电网系统的结构设计方案和各变流器设备的运行控制策略;其次,根据母线联络开关的通断状态,设计了4种交直流微电网典型运行模式,并重点阐述了包括计划性和非计划性切换在内的12种模式切换策略及实现逻辑。最后,结合现场实际运行结果对策略进行了验证。试验结果表明,文中所提的协调控制与模式切换策略能够实现系统均流、电压频率恢复和无缝切换等功能,有利于提高运行稳定性和供电可靠性,保证分布式电源的就地消纳。     

交直流混合微网优化配置研究

交直流混合微网结合了交流微网与直流微网的优点,其优化配置问题是目前研究的热点。围绕包含风力发电、光伏发电和储能电池的交直流混合微网系统,综合考虑了换流器配置、设备的随机故障、微网的运行模式、子微网间的交互功率和微网与主网的交互功率波动约束,建立了以安装成本、运行成本和可靠性成本之和为目标的优化模型,运用混合整数线性规划求解。讨论了不同直流负荷比率下的合理配置,并与传统交流微网进行了对比分析。算例表明:交直流混合微网在成本和可靠性方面有一定优势,并随着直流负荷比率的增大优势更加明显。