用户侧微电网能量优化策略与工程实践

用户侧微电网是在用户侧实现多能互补、源荷协调的一种综合能源系统。针对光储型用户侧微电网能量管理轻量化、实用化的需求,提出了用户侧微电网能量管理策略结构和促进光伏就地消纳、促进光伏就地消纳+削峰填谷、联络线功率平滑等3种能量优化策略,并在嵌入式的微电网中央控制器中进行了实现,不同策略可根据需要在控制器上灵活配置。在示范工程中进行了不同能量管理策略的示范和应用,示范效果达到了设计的优化目标,验证了能量优化策略的有效性和可行性,为用户侧微电网的能量管理策略提供了多种选择参考和工程实践经验。     

面向园区的光储型微电网设计与应用

为满足园区重要负荷在配电网失电后的可靠供电以及园区并网下的经济运行需求,设计了一种集光伏发电、储能装置、负荷等可控设备于一体的园区光储型微电网。开展了系统的容量配置和控制架构设计,研发了微电网中央控制器和园区能量管理系统等关键模块。园区微电网中央控制器提供的并离网下模式切换控制方法,在配电网发生故障时可快速切换运行模式,保障了园区重要负荷的稳定供电,最大化减小了配电网故障带来的影响。园区能量管理系统提供的经济调度模型,以最小运行费用为目标,通过商业软件CPLEX求解,给出了园区各设备在多场景下的最优运行结果。设计的系统已在某产业园成功应用,通过实测数据证明了所设计系统的合理性。     

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。     

复杂拓扑结构光储型微电网黑启动策略

随着微电网大力发展,逐渐形成了结构及控制模式更加复杂的微电网。针对较具推广价值的光储型微电网,研究安全有效的黑启动方案对提高其供电可靠性具有重要意义。在分析具有复杂拓扑的光储型微电网及控制系统的基础上,提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动策略。综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动主电源,结合光伏发电系统多种运行状态,以网架串行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证,所提方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网黑启动,为相应实际微网工程黑启动方式提供一定的借鉴意义。     

西藏阿里地区光储型微电网示范工程与应用

本文介绍了西藏阿里地区光储型微电网示范工程及其接入孤立型电网后的拓扑结构。针对示范工程分析了光储型微电网接入孤立型电网后的稳态和暂态特性,并提出了优化调度和分布式协调控制架构。同时探讨了光伏高渗透率下的孤立型电网稳定运行问题,并且根据示范工程提出了典型的运行方式。最后,经现场调试运行验证了所提出的控制架构和运行方式的可行性及系统稳定性。     

计及综合效益的虚拟同步化微电网二次调频策略

为解决传统微电网调频策略过于依赖微电网中央控制器,响应速度慢,可靠性及经济性差等问题,该文在虚拟同步机控制技术及其调频特性的基础上,提出一种综合考虑电源虚拟同步机发电成本及负荷虚拟同步机用电收益的虚拟同步化微电网二次调频策略。该策略以微电网二次调频的综合效益为目标,通过源、荷、储虚拟同步机相邻控制器间的稀疏通信,采用分布式计算,得到虚拟同步变换器的有功参数最优参考值,从而实现了计及综合运行成本的频率最优调节。基于MATLAB/Simulink平台搭建了具有不同运行成本单元的虚拟同步化微电网模型,通过仿真及硬件在环实验,验证所提二次调频策略的有效性,与传统经济调频策略相比的优越性以及并网时对主网的频率支撑作用。     

“源-网-荷-储”协同的园区微电网优化调度

园区微电网运行在"以热定电"方式下时,微型燃气轮机电能完全跟随热负荷,限制了微型燃气轮机在经济调度中的作用。针对这一问题,提出一种考虑微电网中央控制器(microgrid central controller,MGCC)信息、微电网运行约束、储能约束的"源-网-荷-储"4层模型,解耦了微型燃气轮机电热出力的强耦合性,采用改进的粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对模型求解,优化微电网内各单元出力。将该模型应用于某微电网实际算例,并与"以热定电"、"电热分供"2种运行方式进行比较,分析结果表明,该优化模型能够实现"源-网-荷-储"协调调度,降低微电网运行成本。     

基于RTDS的自治型风光储微电网运行实时仿真研究

为了适应新形势下的能源发展需求,建立准确的分布式新能源实时仿真模型和微电网实时仿真试验平台,开展分布式新能源和微电网试验研究与技术开发具有非常重要的意义。以风光储新能源及微电网实时仿真试验平台为研究对象,基于RTDS实时仿真系统,深入研究了风光储新能源系统的RTDS实时仿真建模技术,并进行实时仿真验证。提出了微电网控制系统的离网运行控制策略,并基于微电网实时仿真试验平台进行了控制策略的测试,测试结果验证了所提控制算法的正确性和有效性。所建微电网实时仿真试验平台可为风光储新能源及微电网的研究提供平台支撑。     

不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术

光储直流微电网接地过程中会产生大量的电压波动,其对微电网电力信号稳定性具有恶劣影响。由于当前光储直流微电网接地抗干扰技术的电压扰动信号捕捉能力较差,导致其无法在不同电压扰动下完成信号抗干扰处理,故设计不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术。首先构建光储直流微电网模型,然后确定在接地工作中使用的并网变换器微电网设备,分析接地过程中的电流变化情况。采用粒子群优化算法,设计电压扰动信号检测算法。最后根据信号检测结果,将微电网接地方式设定为混合型接地模式,处理微电网交流回路中的干扰信号。仿真结果表明,所提的不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术在多种电压扰动下,可有效剔除干扰信号,保证了电网信号输出的稳定性。     

基于混合微电网的源网荷储分层协调控制研究

建设以新能源为主的源网荷储微电网是我国电力系统转型升级的重要举措。针对新能源高比例渗入的混合微电网协调运行问题,提出了一种基于分层控制的混合微电网通信控制方案,并利用有限状态机（finite state machine,FSM）建立了控制方案的数学模型。该方法在微电网中央控制器预定义了4种系统模态,为了实现模态之间的无缝平滑切换,列写出9种触发模态转化的状态变量,使得系统能在所设计的场景中保持可靠的自主操作。仿真结果表明,该模型能够实现混合微电网的协调运行,验证了该方法的有效性和实用性。     

微电网运行控制策略的研究及中央控制器设计思考

科学技术的进步,推动了我国电网的发展,微电网提高了我国电网运行时的稳定性,并使电网向着绿色电网发展。本文先是对微电网进行了概述,又对微电网的运行与控制进行了阐述,最后分析研究了微电网中央控制器的设计。     

计及蓄电池使用寿命的微电网经济调度模型

由于新能源发电和负荷有不确定性,为保证微电网的安全可靠运行,蓄电池作为储能装置发挥了重要作用。为充分利用蓄电池,提高微电网的经济性,建立考虑蓄电池使用寿命的微电网经济调度模型,并应用混合整数线性规划算法进行求解。以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、柴油发电机和燃料电池的微电网为算例,对微电网并网运行方式进行经济调度优化,计算结果验证了所提模型的有效性。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

光储发电系统的虚拟同步发电控制

介绍了光储发电系统的微电网结构和特性以及在分布式能源系统中承担的重要作用.阐述了虚拟同步发电机技术在并网变流器中的工作原理,说明对增加微电网的惯性和提高电网阻尼的意义.在虚拟同步发电控制的基础上提出直接电流控制的方法,对控制量加入偏移量控制环节保证了指令和电网参数的实施.建立光储仿真模型,通过对比分析了不同环境对模式切换所产生的影响,对控制策略进行验证.仿真验证表明,控制策略对提高微电网的抗干扰能力具有良好效果.     

风/光/储微电网混合储能系统容量优化配置

储能系统容量优化配置是降低微电网成本的有效措施之一。文中提出一种含氢储能和蓄电池混合储能系统的风/光/储并网型微电网结构,综合考虑微电网系统运行的经济性及环境效益,以总净现值成本TNPC最小为目标函数,以可再生能源利用率和负荷缺失率为评价指标,建立所提微电网容量优化配置模型。基于HOMER Pro软件设计算例,对优化问题进行求解,并将优化结果与微电网储能传统方式作对比,验证了所提方法的经济性和实用性,为风/光/储微电网储能容量优化配置提供参考。     

考虑系统多运行方式的微电网逆变控制器参数优化方法

微电网中光伏发电出力及负荷波动具有的随机性会造成微电网运行方式的动态变化,为在微电网逆变控制器设计中计及这种动态变化,文中提出了一种基于动态概率特征根分析的微电网逆变控制器参数优化方法。这种方法以特征根的动态概率分布特性为微电网的稳定性评价指标,将微电网中逆变控制器参数的整体优化表示为带不等式约束的非线性优化问题,并利用微分进化算法对该问题进行求解。该方法能够全面准确地计及微电网运行方式多样性对系统稳定性的影响,得到的最优控制参数对系统运行方式的变化具有良好的鲁棒性,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略

针对光伏发电缺乏转动惯量以及传统集中式微电网频率控制PI参数整定困难的问题,在利用虚拟同步机技术(VSG)及其调频特性的基础上,提出一种基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略.微电网中央控制器通过实时监测系统频率偏差,利用强化学习算法计算微电网的功率缺额;根据系统功率缺额,以各光伏发电成本最小为目标,利用拉格朗...     

基于改进FPA-LHS算法的并网型微电网容量优化配置研究

随着分布式电源的迅猛发展,微电网逐步成为了能源供应的重要方式。而风能和太阳能受环境影响较大,具有出力不稳定的特点,并网后会对电力系统的稳定运行造成影响,因此对并网型风/光/储微电网的容量进行优化配置成为了微电网规划的研究热点。为此,首先选取磷酸铁锂电池为储能装置,构建了风/光/储微电网的出力模型;然后以最小系统年等额成本、最小系统年碳排放总额和最小系统外购电比例为优化目标,建立了并网型风/光/储微电网容量的多目标优化模型;随后对FPA-LHS算法进行改进,并运用改进FPA-LHS算法对多目标优化模型进行求解,得到了优化后的配置方案;最后通过与其他优化算法的计算结果进行对比,验证了改进FPA-LHS算法的有效性。     

计及停电损失的风-柴-储系统优化配置

针对风-柴-储型独立微电网中分布式电源规划问题,搭建一种缺额电量分段式停电损失费用计算模型。综合考虑投资成本、运行成本、维护成本以及停电损失费用,建立了一种适用计及停电损失费用的风-柴-储型独立微电网分布式电源优化配置模型,以风力发电机、柴油发电机、储能装置安装数量等为优化变量,并考虑风力发电机约束、柴油发电机及储能装置运行约束,采用粒子群算法对所建立线性模型进行求解。结果表明,所建模型能够同时兼顾经济性与供电可靠性。最后,分析了柴油发电机燃料成本对独立运行微电网分布式电源配置的影响。     

基于自抗扰控制技术的光储微电网无功支撑策略

针对光储微电网运行中负荷投切、分布式电源的波动性等引起的并网点电压上升/跌落超出上/下限的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术的光储微电网无功支撑控制策略,充分利用储能单元的无功调节能力提供快速有效的无功电压支撑,使并网点电压保持在限值范围内。仿真结果验证了该策略的有效性和可行性,所设计基于ADRC的双环无功支撑控制器具有超调小、响应速度快、控制精度高、抗扰能力强等优点,其控制效果和鲁棒性均优于传统基于PI的控制器。