支撑电网黑启动的风光储新能源电站协调控制策略

针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。     

风光储电站对临近火电厂黑启动的协调控制策略

为提高风光储新能源大量并网后电网黑启动能力,将风光储新能源电站作为黑启动电源启动临近火电厂的协调控制策略进行研究.火电机组黑启动过程中,风光出力小于火电机组辅机功率时,风光机组采用最大功率跟踪,储能负责平衡系统功率;风光出力超过火电机组辅机功率时,光伏通过建立不同光强环境下减载量与电压偏离值之间的关系进行减载,风电机组按辅机功率与光伏出力差额超速控制减载进行负荷跟踪,该控制策略可降低黑启动过程中储能充放电功率和转换次数.最后在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件中搭建了风光储新能源电站对临近火电厂黑启动的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性.     

永磁直驱风电机组的构网型控制与黑启动

当前,孤岛微电网的常规构网型控制适用于具有稳定功率输入的分布式电源,且孤岛微电网的常规黑启动方案多依赖大容量储能,经济性较差。面向对等运行模式下的孤岛微电网,提出了以永磁直驱风电机组为主电源的新型构网控制策略。在网侧变换器上建立其直流电压与孤岛微电网母线频率的实时联动机制,开发机侧变换器输出功率关于直流电压的下垂控制结构,使多台风电机组之间按照下垂系数之比自动分配负荷容量。根据所接负荷容量自动调节孤岛微电网的母线频率,实现了风电机组参与微电网的一次调频功能。通过变桨控制,实现了风速波动条件下孤岛微电网的稳定运行。提出了一种以直驱风电机组为主电源的孤岛微电网的黑启动控制策略,相较现有黑启动方案,无需附加大容量储能装置,从而降低了系统成本。最后,在PSCAD/EMTDC平台上,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的可行性。     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。     

混合储能系统在风光互补微电网中的应用

光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点,为了提升微电源的性能,将储能装置应用于风光互补的微电网中。采用超级电容与蓄电池的混合储能系统,通过对DC/DC变换器控制策略的合理设计,实现了蓄电池恒流充放电,延长了使用寿命;针对传统PID控制的不足,采用响应速度更快、控制效果更好的滑模变结构控制方法;为了平抑风光互补微电网并网功率,并在孤岛运行时提供稳定的电压频率支持,采用低压微电网的下垂控制策略。在孤岛运行时,分别在风速、光照强度改变以及负载变化的情况进行了仿真评估混合储能系统的性能,结果表明,混合储能系统能够提高风光互补微电网的电能质量。     

基于自适应协同下垂的飞轮储能联合火电机组一次调频控制策略

随着“双碳”目标的提出,新能源装机总量不断提高,对电网频率安全提出了更大的挑战。飞轮储能凭借其响应速度快、充放电次数多等优点,在联合火电机组参与调频、提升电网频率安全方面受到广泛关注。为更加充分利用飞轮储能辅助电网调频的快速性优势,设计了一种基于自适应协同下垂的飞轮储能联合火电机组一次调频控制策略,实现了火-储联合系统的功率协同自适应调整。仿真验证表明,所提出的控制策略可以有效改善火-储联合系统的调频性能,相比传统下垂控制,系统最大动态频差和稳态频差分别减少了29.00%和25.50%,缓解了火电机组调频压力,有利于火电机组安全稳定运行。     

基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略

利用储能主动参与风光储场站内部调频控制方法,及风电机组和光伏机组配合储能参与风光储场站内部联合控制,以解决风电机组和光伏机组单独控制时带来的电压和频率稳定问题。对风光储各单元采用虚拟同步机（virtual synchronous generator, VSG）控制技术,基于储能的荷电状态（state of charge, SOC）实时调整储能的p-f下垂系数,同时根据风/光机组的功率裕度配合储能调整各自的p-f下垂系数,通过风/光/储联合控制实现系统频率调整。此外,为实现风光储场站系统的二次调频,对VSG技术中的频率-有功控制部分进行了修正,通过实时检测系统频率,对有功功率参考值进行自适应调整;最后,通过阶跃负荷扰动下对比储能单一调频、光储联合调频、风储联合调频及风光储联合调频4种场景来验证所提控制方法的有效性。     

辅助重型燃气轮机黑启动的大容量储能系统控制技术及其应用

该文结合世界首个大容量储能系统辅助9F级联合循环燃气机组黑启动项目,讨论重型燃气轮机黑启动过程及需要应对的问题,设计了辅助重型燃气轮机黑启动的大容量储能系统接入方案及“三层两网”架构的储能控制系统方案,基于此方案研究储能系统电压、频率稳定控制方法,储能变流器采用虚拟同步发电机控制方式,通过虚拟阻抗及补偿策略实现多机并联稳定运行、功率均衡分配并补偿虚拟阻抗造成的电压偏差,提出一种基于快速同步反馈的储能系统黑启动调频调压控制策略,搭建含储能、燃机、负载换相逆变器、励磁的半实物实时数字仿真系统,并在横琴热电2×390MW燃气-蒸汽联合循环机组配套22MW混合电池储能系统进行黑启动实验,验证相关技术方案的有效性和可行性。     

改进的低压微电网孤岛模式下的控制策略

孤岛模式下的低压微电网运行时,如果负载发生变化,传统的下垂控制策略不能有效的控制系统的电压和频率,维持微电网的稳定性。为了解决上述问题,在传统的下垂控制基础上提出了一种改进的自动调整的下垂控制策略,引入了PI前馈控制,通过改变下垂曲线的斜率以及对曲线进行平移,对电压和频率进行调整。首先对该控制策略的原理和方法进行分析,然后在SIMULINK平台下,对传统的和改进的下垂控制策略进行了仿真和分析。仿真结果表明,提出的改进的下垂控制策略可以更有效更快速的控制低压微电网的电压和频率,使其在孤岛模式下的运行更加稳定。     

含风电孤立中压微电网静态电压稳定性分析及改善策略

分析了孤立微电网中双馈异步风力发电机组(DFIG)的功率电压特性,针对微电网不同运行方式约束,为改善含DFIG微电网的静态电压稳定性,提出了基于就地层储能稳定控制、DFIG快速变桨控制的静态电压稳定增强控制策略。基于PSCAD/EMTDC建立了微电网系统和稳定控制策略模型,研究结果表明,在不同运行方式下风速扰动时,提出的增强控制策略能有效增强微电网的静态电压稳定性,确保微电网的安全稳定运行。     

基于改进V/f控制和虚拟振荡器的光储微网黑启动控制策略

针对光储电站黑启动过程中存在的母线电压冲击过大、多光伏逆变器相位不同步等问题,研究光储微电网结构和微源控制方式,提出变d轴母线电压参考值的改进V/f控制策略。基于构网型虚拟振荡器,设计三相电路多并联逆变器并网自同步控制拓扑和策略。建立微电网仿真模型,提出不同工况下黑启动过程母线升压、光伏逆变器相位同步、微电网功率平衡实验方案。结果表明,基于提出的控制策略和拓扑,不同工况下弱电网黑启动过程的母线电压冲击减低,冲击电压由额定电压的5%降至2%以内;并联逆变器相位不同步程度减少,多逆变器最大相位差降至1%以内;储能单元0.03 s内可快速响应光伏功率和负载变化,黑启动过程平稳实现。     

蓄电池-超级电容混合储能系统惯性控制策略

为抑制直流微电网母线电压波动,保障直流微电网稳定安全运行,提出一种混合储能系统惯性控制策略, 实现控制混合储能系统产生虚拟惯性来更好地维持直流母线电压稳定.该控制策略采用下垂控制和虚拟直流发电机控 制共同构成混合储能惯性控制策略,使得 DC/DC变换器不仅保有下垂特性还具有惯性特性.在 MATLAB/Simulink 平台上进行仿真试验,仿真试验结果表明通过下垂＋虚拟直流发电机的惯性控制方法,实现了直流微电网中各模块按 下垂系数进行功率分配的同时,混合储能系统能更好地响应直流母线上的功率波动,大幅度减小母线电压波动,并平 滑蓄电池的功率输出,延长蓄电池的使用寿命。     

风光储微电网模式切换策略研究

为实现微电网并离网运行模式的无缝切换,尽量减少由于切换瞬间功率不匹配所带来的暂态冲击,在介绍风光储微电网拓扑特征和分析储能变流器运行控制特性的基础上,通过与微电网中央控制器结合,设计了含多类型储能的风光储微电网在并离网无缝切换过程中的逻辑控制策略。最后,通过PSCAD仿真平台,设计并搭建了风光储微电网系统的仿真模型和通信架构,验证了所设计并离网无缝切换控制策略在微电网系统不同运行工况下的有效性和正确性。     

高渗透率光伏发电的直流微电网故障穿越控制策略研究

为使直流微电网具备一定的故障穿越能力,考虑增强系统对直流母线电压的调节能力,提出了基于电池储能的故障穿越方案。引入基于非线性扰动观测的前馈项,设计了基于储能单元改进下垂控制的直流微电网故障穿越控制策略。这种控制策略可以有效抑制直流母线电压波动,缩短电压调节时间,使直流母线电压保持在安全运行范围内,从而实现直流微电网在直流支路短路故障下的故障穿越。最后在Simulink中搭建有高渗透率光伏发电的直流微电网仿真模型,对所提出的方案和所设计的故障穿越控制策略进行验证。     

基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略

提出一种基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略。由于新能源具有波动性并为了提高储能系统的供电可靠性，选择配置一定控制系统的多组储能来控制母线电压稳定。为了避免储能单元过充和过放并降低对通讯的依赖程度，根据储能单元荷电状态（SOC）及最大功率、直流母线电压设计自适应下垂控制自动调节不同储能单元之间的负荷功率分配。此外，设计前馈补偿控制器对下垂控制功率环参考电压进行动态校正以控制母线电压稳定。同时，该控制策略依据直流母线电压自动切换不同变流器工作状态，确保各工况下均有变流器控制直流电压稳定及系统源荷功率平衡。最后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，结果表明所提出的直流微电网电压稳定控制策略可控制直流微电网稳定运行，各储能单元之间负荷功率可自适应动态分配，并减小了母线电压波动。     

户用热泵供暖直流微电网控制策略研究∗

为降低户用太阳能热泵供暖机组运行费用,实现清洁供暖,设计一套光储直流微电网为热泵供暖机组供电. 对蓄电池储能单元的充放电工作过程进行分析,研究储能单元的电压外环、电流内环控制策略.应用软件搭建户用热泵供暖直流微电网仿真模型,仿真结果验证了光储直流微电网控制策略的可行性和稳定性.     

基于反馈阻抗的微电网下垂控制策略

低压微电网逆变器的等效输出阻抗受线路参数影响会呈现出阻性,而传统下垂控制是基于感性阻抗为前提,直接用于低压微电网逆变器控制达不到频率和电压的控制要求。在分析了传统下垂控制法和逆变器等效输出阻抗对系统影响的基础上,提出了引入反馈感性阻抗的电压电流双环控制。反馈感性阻抗的引入使逆变器等效输出阻抗为感性,可以正确体现P-f、Q-V动态下垂控制特性,并且在并/离网运行模式变化时不用切换控制策略。通过在PSCAD中建立风光储微电网仿真模型,分析了并/离网和负荷突变的仿真结果,验证了控制策略的有效性和正确性。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。