分布式电源接入直流微电网的研究综述

论述了推动直流微电网发展的因素及国内外发展状况.对直流微电网的系统结构、多源协调控制方式进行了分析.介绍了直流用电设备和直流保护设备的类型.提出直流微电网存在的问题及未来的发展前景.     

基于可再生能源接入海岛直流微电网的探讨

海岛具有丰富的可再生能源,其开发和利用可给海岛带来多方面的益处。海岛微电网系统能有效地解决海岛能源缺乏、实现分布式能源可靠接入大电网、实现可再生能源的规模化利用以及更好地利用海岛的能源优势。首先介绍大容量并网型海岛和偏远孤立海岛的微电网组网方式,然后依据系统控制的复杂程度、运行稳定性等因素进行对比分析,得出分布式发电直流微电网系统更有优势的论断,最后设计了海岛直流微电网分层控制方案和保护方案。海岛直流微电网系统具有极高的商业推广价值。     

直流微电网相关技术研究综述

随着“碳中和、碳达峰”的提出,可再生能源发电占比快速上升。分布式能源发电和微电网技术是促进实现双碳目标的重要途径,与交流微电网相比,直流微电网具有组网灵活、可高效接纳风电、光伏等发电单元以及灵活配置储能单元等优点。然而,由于分布式能源发电的随机性和间歇性以及大量电力电子变换器投入到微电网中使用,会对直流微电网中的母线电压稳定与电能质量造成严重影响。本文围绕这两方面问题阐述了当前直流微电网领域的一些研究方法与进展,详细论述了直流微电网的结构、混合储能系统的控制策略、谐波治理及直流微电网的优化控制与前景。最后,对直流微电网未来的发展趋势做了总结和展望。     

基于改进VMD-SSA的直流微电网故障检测技术研究

快速故障检测与隔离是直流微电网保护面临的主要问题.本文针对直流微电网存在的高阻抗故障难以检测的问题提出一种基于改进VMD-SSA的直流微电网故障检测方法.以麻雀搜索算法(SSA)结合最小包络熵为目标函数,优化了变分模态分解(VMD)的模态分解层数和惩罚因子的选择,使故障电流变化率的故障信息更加丰富,提高了故障检测的精度...     

基于虚拟直流发电机的风储直流微电网控制策略研究

为了提高风储直流微电网的惯性,提出了一种基于虚拟直流发电机的风机后级变换器控制策略,建立了风力发电系统和储能系统小信号模型,得到了风储直流微电网的小信号模型以及蓄电池充、放电模式下的阻抗比表达式。并在转动惯量变化范围内选取典型值代入到阻抗比表达式中进行了计算和分析,揭示了微电网的基本特性及转动惯量对微电网稳定性的影响。以直流母线电压波动范围最小和系统动态响应时间最优为多目标,给出了粒子群优化求解算法及流程,进而求得了系统的最优转动惯量。不同工况下的仿真结果表明,所提控制策略不仅可以在风机最大功率和限功率跟踪模式下提高系统惯性,还可以在负载和风速变化时使母线电压的波动范围达到最小,实现了系统的优化运行,从而验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

直流微电网故障保护技术研究综述

直流微电网故障保护是交直流混合微电网发展的一大挑战,因此,围绕目前直流微电网故障保护中故障特性分析、故障检测与定位方法、故障隔离方案这3个关键技术的最新进展进行了综述和分析。首先,总结了直流微电网常用的拓扑结构、接线形式以及端口换流器类型。其次,分别分析了基于两电平和模块化多电平换流器的直流微电网特性,归纳了故障直流微电网直流线路和换流器的暂态建模方法。然后,分别整理了故障检测与故障定位中的常用方法,从时域和频域两个方面总结了故障检测方法,并从无源和有源两个方面总结了故障定位方法。接着,分析了交流断路器、直流断路器+直流限流器、具有自清除能力的模块化多电平换流器和多功能一体化拓扑结构共4种故障隔离方案。最后,总结了直流微电网故障保护关键技术的研究进展,并给出了直流微电网故障保护下一步研究的几点建议。     

基于DBS技术的直流微电网分层协调控制策略

新能源和新负荷在现代电力系统中的渗透率日益提高,直流微电网在整合新能源和新负荷方面具有诸多优势,是未来智能配用电系统的重要组成部分。直流微电网系统内不存在无功控制与频率稳定等问题,母线电压是衡量系统供需功率是否平衡的首要指标。依据母线电压信号将系统运行划分为四个层级,在不同层级下母线电压由不同的电源维持稳定。母线电压在第一层至第三层时,电压波动范围较小由分布式电源维持母线电压稳定;电压在第四层级时,系统供需功率严重不平衡由交流电网维持母线电压稳定。依据各个分布式电源的发电特性,采用不同的控制技术实现分布式电源的合理出力。最后,建立直流微电网的MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明所提出的策略具有有效性和可行性。     

基于神经网络的直流微电网故障诊断方法研究

传统诊断方法已经无法满足直流微电网的诊断需求,针对直流微电网子系统结构复杂,诊断效率低的问题,在直流微电网系统结构基础上,提出一种基于信息融合判别的直流微电网诊断拓扑结构,通过采集直流微电网系统实时数据,形成训练数据,利用神经网络算法进行直流微电网的故障诊断,在MATLAB/Simulink仿真建模平台构建了基于神经网...     

基于双重保护的微电网接入设计

为提高分布式电源和微网并网的安全性,以及微网离网到并网同期操作的可靠性,本文提出了一种双重保护的微电网接入配电网设计方案。针对微电网接入配网的离并网状态转换进行了深入的分析与探讨,并给出了该设计方案的实施策略。该方案一方面提高了并网微电网的可靠性,另一方面也很好地解决了微网离并网转换同期的问题。     

基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制

对于以可再生能源发电为主的微电网系统,直流微电网以显著优势成为新的研究热点。针对目前已有直流微电网控制的不足,采用了基于直流母线电压信号（ＤＢＳ）的协调控制策略,简化了控制结构,避免了通信线路的建设;完善了系统结构,加入对微型燃气轮机的控制;对直流微电网的运行模式进行了分析,设计了各分布式电源的优先级别和输出特性,实现了运行模式之间的平滑切换;最后在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网仿真模型,对其在各种运行状态进行了仿真验证,结果表明所采用的控制方法能够实现直流微电网的协调控制。     

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。     

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。     

基于DBS的直流微电网能量协调控制策略研究

随着直流微电网系统的广泛应用,其控制技术得到不断关注。直流微电网系统由光伏阵列、电动汽车充换站、大电网及其接口变换器构成。针对其结构特点,采用一种能量协调控制策略以维持直流母线的电压稳定。该控制策略根据直流微电网中母线电压信息(DBS)进行运行模式划分,不同运行模式下,直流微电网各单元的控制策略可进行无缝切换,实现系统协调自治。采用下垂控制实现对多个光伏阵列或者电动汽车蓄电池模块的功率均分。仿真结果表明,直流母线电压保持稳定的同时,直流微电网系统能够在并离网不同模式间进行平滑切换,验证了控制策略的可行性与有效性。     

基于DBS的直流微电网控制策略仿真

针对现有直流微电网中多个微源协调控制策略的不足,采用直流母线信号DBS(DC bus signaling)控制策略对直流微电网中各微源进行协调控制。该策略将母线电压等级控制策略与下垂控制相结合,首先根据各微源属性对其优先级进行划分,依照电压等级控制策略确定各微源的工作阈值;其次根据下垂控制设计不同的下垂系数,对同一电压等级下的各微源输出功率进行分配,确保直流微电网的稳定运行;最后分析了孤岛和并网模式下各微源的工作方式,并在Matlab/Simulink中构建直流微电网仿真模型进行验证。仿真结果表明,采用DBS控制策略是可行有效的。     

直流微电网能量控制策略的研究

提出了一种直流微电网的能量管理控制策略,结合直流微电网的结构和控制目标,分别设计了系统在离网和并网模式下的控制策略。并网模式下,由电网来维持直流母线电压的稳定,光伏电池和锂电池配合给负载供电。当电网异常断电时,系统能自动脱离电网孤岛运行。通过合理控制锂电池的工作方式来实现工作模式的平滑切换。搭建实验平台,通过增减直流母线负载和开断并网开关来检测系统的稳定、可靠性。实验结果表明该控制策略实现了工作模式的平滑切换,满足了系统的设计要求。     

基于虚拟直流机的直流微电网电压稳定控制策略

针对大量恒功率负荷接入直流微电网致使直流微电网失稳的问题,提出了一种基于虚拟直流机(VDCM)的直流微电网电压稳定控制策略。控制策略以储能双向DC/DC变流器为研究对象,基于直流电机原理,以电感电流为反馈量在传统下垂控制的基础上引入VDCM环节,增强系统阻尼,降低恒功率负荷对系统稳定性的影响。通过建立所提控制策略下的直流微电网小信号模型,利用阻抗匹配原则分析相关参数变化时系统的稳定性,并将其与传统的VDCM控制策略进行对比。最后,搭建仿真模型和硬件实验平台,验证所提控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略使变流器具备了直流电机的惯量和阻尼特性,在提升系统稳定性的同时,也在一定程度上改善了系统动态响应性能,且其控制效果优于传统的VDCM控制策略。     

基于一致性算法的直流微电网储能系统功率分配技术

以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。