考虑功率互济的多微网集群运行优化与分析

微网（microgrid,MG）是智能电网的重要组成部分,其可以接入多种分布式可再生能源,为本地负荷提供服务。然而,可再生能源发电的间歇性限制微网可靠运行。安装储能和柴油发电机可以解决可再生能源发电的间歇性问题,多微网功率互济也是保证微网可靠运行的有效措施。文章首先假定微网的可再生能源发电和负荷是可以提前确定的,讨论了双微网系统的离线运行优化问题,在此基础上,研究了双微网功率互济和储能对微网购电成本的影响。然后,在离线优化运行方案的启发下,提出了双微网系统的在线运行优化策略,在线策略不需要任何预测信息,更易在实际的智能电网系统中实现。仿真结果表明,在线策略可以获得接近离线算法最优解的次优解。最后,基于双微网系统的在线运行优化策略,提出了适用于多微网运行优化的在线运行优化策略。     

基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力,提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功–频率以及有功–直流电压下垂控制特性,通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量,来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此,以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标,设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略,实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配,促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型,并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。     

基于随机预测误差的分布式光伏配网储能系统容量配置方法

储能装置作为一种解决含分布式光伏配网系统功率波动的有效手段,其容量配置关系到补偿功率波动精度和经济性指标。为准确配置储能容量提出一种分布式光伏配网系统中储能设备容量配置方法:通过分析光伏出力短期预测误差和负荷短期预测误差的概率统计规律和随机过程,利用区间估计方法得出储能设备容量配置函数;然后利用该配置函数实现的配置方法,对储能容量在分布式配置和集中式配置两种方法下的预测误差的方差进行比较,可知储能容量分布式配置可以得到更精确的容量配置和更优的功率补偿效果。应用所提配置方法搭建实验样机,并应用于江西电网公司某分布式光伏配网系统中,验证了该方法的正确性和可行性。     

基于配网功率预估的输配网全局潮流计算

在输配网全局潮流计算中,当前的需求是有效减少配网潮流计算量并保证收敛精度。对此,提出一种基于配网功率预估的输配网全局潮流计算方法。首先,建立边界点交互功率预估函数,在此基础上构建主从迭代和预估迭代交替使用的输配网潮流计算模型,通过主从迭代得到配网功率和边界点电压,求解功率预估函数参数进行预估迭代,减少了主从迭代次数。在潮流迭代的过程中不断修正预估函数,使功率预估值不断逼近真实值,保证了潮流的收敛精度。采用修正函数对配网潮流计算初值进行修正,使初值更接近真实值,减少了每次主从迭代中配网子迭代次数。仿真及其分析表明,所提方法在提高计算速度方面效果非常显著,同时计算结果具有很小的误差。     

MMC-BESS交直流功率控制研究

在建立MMC-BESS数学模型的基础上,实现了直流侧三相解耦的功率控制策略和交流侧同步旋转坐标系下有功和无功的解耦控制策略。实验验证功率控制策略稳态下系统控制模型的准确性,暂态下系统控制模型的快速响应能力;交流侧有功无功的典型工况实验验证了系统交流侧功率解耦控制的能力。实验结果验证了MMC-BESS数学模型和功率控制策略的正确性。     

分布式储能在配网中的应用综述

针对新能源发电方式特别依赖地理环境、气象、季节等因素,波动性很大且不平稳,同时大规模分布式电源并网运行可能引起区域负荷的供给与需求直接的不平衡,立足于分布式储能发展现状,阐述了分布式储能的特点,对比分析其优劣特性。最后研究了分布式储能在配网中应用存在的问题,对其发展趋势进行了展望。     

含分布式电源的交直流配网双层规划研究

随着分布式电源的日益增多,交直流配网的发展势不可挡,文中针对其规划问题提出一种双层规划模型。第一层模型以系统建设成本和运行成本为目标函数,第二层模型使用经济调度细化第一层模型中运行成本的计算,使规划结果更加精确。针对不同的母线类型、支路类型和网络拓扑,提出一种交直流配网的网络编码方式,并嵌套智能算法,求解双层模型。算例采用13节点待规划网络,规划结果表明交直流配网在运行成本、线路建设费用、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)安装费用和电源安装成本等方面都优于传统交流配网。     

考虑需求响应的交直流配网调度研究

随着需求响应与交直流配网不断发展,未来的配电网将出现电源侧分布式电源大量接入、电网侧直流配电方式兴起以及用户侧电力市场竞争性放开的发展态势。结合未来交直流配网中可能存在的可控元件和需求响应负荷,提出一种考虑需求响应的调度策略,其中可控元件包括:传统发电机、分布式电源和可控换流器等,充分挖掘交直配网的灵活性与需求响应相结合的潜力。以10节点交直流配网为算例,研究所提调度策略的经济性和消纳分布式电源(distributedgeneration,DG)的能力。     

低压台区柔性互联系统跨台区功率互济策略

高比例分布式光伏接入低压配电网易导致功率倒送和电压越限问题。构建低压台区柔性互联系统并通过各台区间功率互济可以实现光伏消纳,有效降低功率倒送和电压越限的概率。如何协调交互各台区间功率是核心问题。为此,提出一种基于改进下垂算法的自适应控制策略,通过引入传输因子和换向/修正因子,实现台区在输出功率和接收功率的状态间平滑切换,并可依据台区以及直流系统运行工况维持功率传输方向。通过引入分配系数,实现功率在台区间的按需分配,无须通信即可实现跨台区功率互济。为验证所提策略的正确性和有效性,利用RT-LAB全时数字仿真平台,以宁夏某地区低压柔性直流台区示范点架构为基础,搭建低压台区柔性互联系统仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可有效实现跨台区功率互济。     

含分布式电源的城市配电网交直流改造方案综合决策

分布式电源和直流配电方式为城市配电网改造工程提供了一种新出路,科学合理地评价城市配电网改造方案具有重要意义。首先构建了一套城市配电网交、直流改造综合评估的指标体系,考虑了分布式电源配置带来的不确定性影响。以区间直觉模糊数描述决策过程,结合主、客观权重模型分别计算指标权重,进而求解出综合权重,并采用改进逼近理想解排序法确定改造方案的评分方法,充分利用主、客观数据,解决决策中专家偏好模糊问题。算例对IEEE 33节点系统的交、直流改造方案进行了对比分析,验证了所提方法的合理性和可行性。     

基于变下垂系数的直流配电网自适应虚拟惯性控制

直流配电网采用电压下垂控制具有较好的稳定性,但对高频随机功率波动的调节能力较差。文中研究了适用于直流配电网电压下垂控制的虚拟惯性控制方法,以兼顾调压器的快速性和稳定性,改善直流配电网电压质量。所述控制策略在功率波动瞬间通过调压器下垂特性曲线的摆动,快速释放或吸收能量,相当于在直流侧虚拟出比实际电容大得多的虚拟电容,提高了系统惯性,有效抑制了直流电压波动。同时,理论分析了在不同运行情况下该控制策略所能提供的具体的虚拟惯性裕度,在此范围内根据电压大小自适应地调节下垂系数,提供大小可变的惯性支持,从而使系统获得最佳动态响应。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了四端风储直流配电网系统并进行仿真验证,结果表明所述控制策略能够起到改善系统暂态响应、提高直流母线电压质量,以及平滑与交流主网交换功率的作用。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

计及直流配电效益的混合储能系统容量配置模型

为了解决在直流配电网下平抑风电场出力波动的混合储能系统容量优化配置问题,提出了一种以钒电池-超级电容混合储能系统为研究对象的多目标容量配置模型。首先,以风电场实际输出功率和储能设备荷电状态为指标构建了风电场目标功率输出曲线;然后,分别建立了以计及直流配电效益的最小年均成本和最大风电场输出功率合格率为目标函数,以荷电状态、功率出力等为约束条件的多目标容量优化配置模型;最后,采用自适应遗传算法求解所建模型。结果表明,直流配电效益主要体现在降低传输损耗带来的收益,而节省的换流成本和增加的直流换流站成本影响有限。     

含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法

含柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法是保证其高效可靠运行需要解决的关键技术之一。文中提出了一种新型的交直流混合配电网的协调控制方法。首先,根据互联装置交流侧运行状态将系统分为了9种不同的运行模式,并依照不同运行模式的控制需求提出了互联装置、储能单元以及光伏发电单元的控制策略。针对下垂控制的直流电压偏差问题,采用直流电压二层控制进行补偿。同时为了避免深度放电,提出了基于荷电状态带有缓冲区的减载算法,能够有效减小直流电压波动,而对于深度充电问题,提出了采用光伏发电单元同时切换至分层直流下垂控制实现直流电压恒定,实现按照容量比例进行均分。最后,通过仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的有效性和可行性。     

应用于交直流配电网的电力电子变压器

针对交直流配电网的需求,提出了一种可应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑。与传统PET相比,该拓扑的优势在于为直流电源及直流负荷提供了接口,具备直流故障穿越能力,能够显著减少网络中换流器的数量,提高供电可靠性。同时,分析了新型PET在典型交直流配电网中的运行模式,并在此基础上,对PET各级的控制及调制策略进行了设计。最后,通过仿真验证了该拓扑及控制策略的合理性,突出了PET在交直流配电网中的能量调控作用。     

交直流混合主动配电网关键技术研究

配电网担负着电能的配送任务,传统配电网的电能传送是单向的,随着分布式电源大量接入,配电网的电能可能出现双向流动。由于分布式电源具有随机性和间歇性的特点,增加了配电网运行控制的难度。为了满足大规模分布式电源接入的要求,在北京延庆建设交直流混合主动配电网,提高配电网的能源配送和优化能力,支持高渗透率分布式能源的充分消纳,降低系统损耗,提高设备利用率,实现高可靠高质量供电,延缓增容建设投资。     

直流配电网电压等级序列研究

直流输电相关技术的发展使得构建一个多级直流网络配电系统成为可能。首先详细分析了直流配电电压等级序列制定的基本原则与主要约束条件。在分析各电压等级直流配电能力基础上,以负荷需求为基本出发点,综合考虑相关设备制造水平、电网结构优化需要等方面,提出了一套高压、中压、低压以及超低压相互配合的直流配电网电压等级序列。最后通过具体算例,简要分析了多级直流配电的经济性。     

基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略

交直流混合配电网既可通过配置在线路间的电压源换流器(VSC)实现功率在空间维度上的灵活转移,还可通过配置在系统中的储能实现功率在时间维度上的灵活转移.对此,提出一种基于功率时空协同的交直流混合配电网调度计划日内修正策略,通过VSC与储能的协调优化实现资源的时空互补,有效应对负荷与新能源的随机波动.在优化模型中,采用灵敏度方法简化常规潮流约束,并引入支路损耗变化量修正线性灵敏度法的近似误差,保证了功率潮流约束的准确性,显著提高了求解效率.最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性.