含储能装置的微网结构与关键问题研究

微网作为智能化电网的负荷单元,在未来电网中有着良好的发展前景,而储能技术是微网的核心技术之一。本文首先介绍了适用于微网的几种储能方式,分析了与微网的适应性;其次研究了微网集成的典型结构,并对国内已建成的示范工程进行分析总结;针对含储能装置微网的特点和现状,从优化规划、系统控制保护及电能质量等多个方面探讨关键问题和研究方向。     

家庭小区型多微网典型特征及工程设计

为实现多分布式发电接入和用户高效可靠供电,可将微网划分成多个计划性的子微网,以降低控制复杂度,形成多微网互联运行。随着分布式光伏发电系统在用户侧的规模化接入,家庭小区型多微网的应用场景逐渐增多。首先从源荷、结构、技术、运营四方面详细阐述家庭小区型多微网的典型特征;在此基础上,按照需求分析、电气设计、评估检验的路线,提出系统工程设计的一般流程,给出系统设计目标和配置、一二次侧电气设计要求。最后结合某小区实际情况,综合考虑安全性、经济性等需求,给出该多微网示范工程的初步设计方案,为家庭小区型多微网的推广提供参考价值。     

含微网城市配电网的抗灾型多场景规划

提出了能够计及极端灾害情况下城市配电网安全供电的多场景规划模型,并在含微网配电系统规划中应用。给出了比传统规划更细致的抗灾型规划场景划分、负荷分级及计算停电损失费用的方法;建立了基于微网的城市配电网抗灾型规划模型及给出相应方法步骤,该模型能够同时计及传统规划最大负荷场景与灾害场景的供电可靠性与经济性。通过实例比较含微网抗灾型规划方案与传统规划方案的可靠性与经济性指标,说明当既考虑传统场景又考虑极端场景的情况下,该模型更具有效性和优越性。     

改进粒子群算法的微网经济调度

作为电力系统生产和消费的一种运行组织形式,微网在电网中起着重要作用。以发电成本作为目标函数,并将发电成本按成本类型分为运行成本和环境成本,或按发电单元类型分为联产系统发电成本、燃料电池发电成本以及电网成本,由此构成两种多目标函数。建立了包含风力机、光伏阵列、基于微燃机的冷热电联产系统、燃料电池和蓄电池的微网系统,针对一具体微网,运用基于相似度权重动态调整的粒子群算法对并网下微网各微源出力和电网购电量进行优化调度,并优化出两种多目标函数下的非劣解集,最后给出了一天的各成本和收益结果,算例结果表明了所建模型和运行算法的可行性和有效性。     

用于提升电–气两网调节能力的微网集群协调运行模型

针对单一多能源微网受能源类型、自身容量制约,难以充分实现多种能源高效利用和协调控制的问题,该文基于多能源微网能量交互策略建立可提升电-气两网调节能力的微网集群优化运行模型。首先建立以电热冷、电气氢、电热气氢、电热冷气氢等不同能源类型运行时多能源微网能量供给、转换特性的统一模型;然后在统一模型的基础上,建立满足电-气两网调节需求的多能源微网集群系统运行优化模型;随后以多能源微网集群的总运行成本最小和能源利用效率最大为优化目标,使用改进的区域局部搜索NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ-RLS)对建立的微网集群优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE14节点系统和天然气网络6节点系统,构建可提升电–气两网运行调节能力的多能源微网集群运行仿真模型。仿真结果表明,所提多能源微网集群系统能够有效提升电-气两网调节能力,实现多能源微网集群系统的多能互补运行。     

含风光储微网实验室建设及控制策略研究

为了从理论和实验的角度对微网运行特性进行深入研究,建立了包含风机、光伏和储能系统的实验室微网系统。该系统含有两个子微网,能够进行多种运行模式切换模拟和多个微网之间的协调运行仿真,为研究微网的协调控制及运行管理提供了基础平台。研究讨论了微网的主从控制策略和对等控制策略,对比分析了两者的优缺点,并将主从综合控制策略应用于实验室微网系统。通过PSCAD建模仿真以及实验室微网系统平台对控制策略进行了验证。     

考虑电能交互的冷热电多微网系统日前优化经济调度

多个冷热电联供型微网接入同一区域配电网,形成以配电网为核心的冷热电联供型多微网系统。当冷热电联供型多微网间通过联络线进行电能交互时,给传统的多微网系统优化调度问题带来了挑战。在分析典型冷热电联供型微网供能结构的基础上,研究供用储设备间的冷热电能流动关系和设备的数学模型,建立考虑微网间电能交互的冷热电联供型多微网系统优化经济调度模型。通过天津中新生态城算例,分析各个冷热电联供型微网中设备出力和冷热电负荷平衡情况,与多微网间不存在电能交互时的优化调度进行经济成本、CO₂排放量和各微网与电网交易电功率值的比较,与传统冷热电联供系统“以热定电”和“以电定热”运行方式下多微网系统的总运行成本进行对比,验证所提模型的经济性、环保性和有效性,并对微网间交易电价的制定做进一步研究。     

多微网典型特征及应用分析

多微网作为微电网向智能电网发展过程中的全新概念,由一定区域内多个邻近的微网互联互供形成,可通过多微网内能量调度和互馈,加强系统供电可靠性,提高分布式电源的渗透率。分析多微网系统构成形式及其典型特征,研究具体应用场景,是多微网规模化应用的基础。本文总结了国内外现有多微网工程,通过交直流构成方式、电压等级划分方式、相序种类构成形式、拓扑连接组网形式4种分类方式分析其典型应用场景。对多微网典型特征及应用进行较全面的梳理,为多微网相关研究者提供参考和借鉴。     

微网技术发展分析与探讨

随着传统能源的枯竭,以微型电网(简称微网)为载体的新能源发电系统由于其灵活、分散、小型、靠近用户和使用清洁能源的特点得到了快速发展。在此介绍了微网的定义、结构特点及国内外研究及发展现状,其中重点介绍了目前我国微网发展现状;分析了组成微网的分布式电源的特点,并讨论了微网并网运行时对公共电网的影响,总结出微网技术的研究热点及在实际应用中的难点。指出微网未来发展的方向,强调在加强技术方面研究的同时,还需完善微网运行的相关政策和技术标准。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

串联结构多微网并离网模式切换控制策略

相邻区域内的微电网因互联互供所需可组成多微网系统。在研究单微网的锁相环控制、联络线功率和相位调节的基础上,针对串联结构多微网的结构特点,提出一种多微网并/离网模式切换控制策略。对于离转并模式切换,在不同初始相角和储能频率参考值的情况下,计算相应的离转并切换时间。对于并转离模式切换,根据主动和被动并转离两种情况,对子微网储能输出功率和联络线功率进行调节。仿真结果验证了该控制策略可实现串联结构多微网并/离网模式快速切换。     

虚拟同步发电机技术及展望

随着分布式电源渗透率增加,电网将逐步发展为电力电子变换器为主导的低惯量、欠阻尼网络,稳定性问题愈发严重。虚拟同步发电机(VSG)技术因其能使逆变器模拟同步发电机运行机制、有利于改善系统稳定性而成为研究热点,并具有广泛的应用前景。首先介绍了VSG的基本原理,然后从运行控制、稳定分析以及典型应用等方面分别综述了VSG技术的关键问题与研究现状,并从中提炼出后续可能的研究方向。     

三相电压源型换流器故障耐受能力分析与评估

三相电压源型并网换流器由于含有大量电力电子开关器件及相应控制环节,是一种强非线性系统。在交直流混合系统中受到电网侧故障或直流侧负载变化等扰动影响,大容量换流器将产生复杂的响应行为,给电网带来难以预计的影响。文中考虑电网中三相电压暂降的典型故障,基于平均模型分析了三相电压源型换流器电流环的非线性特性。在此基础上,根据李雅普诺夫稳定性判据分析了故障前后换流器的稳定性,并以故障深度和故障持续时间为指标对换流器故障耐受能力进行评估。最后,通过并网系统的逐周期仿真验证了理论分析和计算的有效性。     

离网型微电网稳态功率控制策略研究与实践

为了更好地解决离网型微电网的“源-荷”匹配问题,减轻以往能量管理过多依赖预测信息的弊端,在对储能电池SOC状态的变化趋势研究和工程实践的基础上,针对不同运行方式和运行场景,采用了基于专家规则的控制策略,充分利用微网能量管理系统的一体化数据采集和处理,保证能量管理可以依据储能SOC所属区间,按照事先制定的策略表,进行微网的稳态功率调控。在实际工程应用中,合理地设计了功率控制的控制网络,保证控制的快速性和准确性。该控制方法实现了光伏、风电、蓄热锅炉的功率自动控制,提高了离网型微电网稳态“源-荷”平衡控制的准确性和鲁棒性。     

基于CPS-SPWM的模块化多电平整流器的研究与应用

首先介绍MMC整流的原理和拓扑结构。建立数学模型,并以其中一相A相为例进行分析,直观地分析其工作原理。分析CPS-SPWM的工作原理,基于CPS-SPWM对MMC整流进行调制。其次在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。在综合控制上,首先给出整个控制流程图,然后分别介绍了电流电压内外环闭环控制,保持桥臂电压平衡控制以及子模块电容电压的稳压控制的原理及控制方法。最后建立环流产生的数学模型,详细分析环流产生的原理。针对环流的特点,搭建环流抑制控制器。仿真结果表明,控制策略能够完成对系统的控制,环流抑制控制对环流有很好的抑制作用。     

考虑电网特性的网络重构算法解空间优化

用于配电网络优化的智能算法在选择初始可行解时,往往忽视其是否满足电网电气运行特性,从而造成求解效率不高。从配电网的拓扑模型入手,归纳通用的底层网络运行约束条件,并基于该拓扑模型提出考虑电网运行特性的通用网架简化与开关分组策略,建立应用于简化网架的辐射运行约束函数,形成满足配电网辐射状网络运行要求的初始解空间。以遗传优化算法为例,证明通过拓扑收缩去除不可行解,将以指数倍数提高优化算法的计算效率。     

电网运行风险评估与定级体系的构建及应用

为解决风险指标体系在工程应用中存在的评估细节反映不足和风险信息不够充分的缺陷,文中提出了一种电网运行风险评估与定级体系。首先,在结构上将风险重新定义为等级、类别、概率、严重程度、原因集和后果集的集合,在类别上将风险分为减供负荷、重载或过载、电压偏移、电网解列、厂站全停和重要用户全停。其次,设计了各类风险发生概率等级、严重程度等级及风险综合等级的定级方法。最后,从信息采集、风险辨识、风险评估、风险定级和风险预警五个环节设计了体系流程,并对该体系的应用效果作了说明。     

多逆变器并网等值建模及谐振抑制优化

多逆变器并网运行时,逆变器及电网之间相互影响,导致并网系统内部发生耦合谐振,影响系统稳定运行.为了反映多逆变器并网系统谐振特性,基于单台逆变器并网诺顿模型,充分考虑了并网系统中各相关部分对多台逆变器并网谐振特性的影响,建立相应的等值模型,并详细分析了谐振点的影响因素.通过在控制系统中采用电容串联虚拟电阻对逆变器并网系统...     

采用柔性直流技术的智能配电网接入交流电网方式

基于柔性直流技术的智能配电网与交流电网的连接方式是系统设计的基础,也是直流配电中的关键技术之一,为此针对±10kV基于柔性直流技术的智能配电网接入交流电网的方式开展了理论和仿真分析。首先从理论上简要分析了其与10kV交流配电网之间可能的连接方式及各种连接方式下交直流系统故障之间的相互影响。然后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中建立不同连接方式下的仿真模型并开展典型故障下的仿真计算,从过电压和过电流的角度分析交直流系统故障间的相互影响。最后,从系统运行可靠性和经济性的角度提出基于柔性直流技术的智能配电系统与交流电网之间推荐的连接方式,即直流配电系统通过联接变压器与交流电网连接。     

一种多指标综合静态电压稳定薄弱母线辨识方法

探讨了一种多指标综合电压稳定性辨识方法。该方法基于节点电压变化、电压有功灵敏度、母线参与因子三个电压指标,以客观赋值与主观赋值组合方法对上述3个指标分别赋予不同权重求得综合指标以辨识系统各节点薄弱程度。最后以湘西南某实际电网为仿真对象进行分析,以单一指标与综合指标分别辨识系统薄弱母线,验证该综合辨识方法的全面性、有效性与科学性。