孤岛运行模式下微电网有功负荷优化分配

研究了微电网在孤岛运行模式下的有功负荷优化分配问题.针对柴油发电机、微型燃气轮机、等效光伏电源(包含蓄电池)和风力发电机组成的微电网在孤岛模式下的负荷优化分配问题进行了研究,建立了优化数学模型,采用粒子群优化算法和混沌算法相结合的混沌粒子群优化算法,实现了有功负荷的优化分配.在优化过程中不但计及了电源功率充足情况下的负荷优化分配,而且考虑了电源功率不足情况下的负荷优化分配.给出的计算精度,使得优化结果更切合实际.仿真计算结果表明了该方法的正确性和有效性.     

基于MPC的多源孤岛微电网协调控制

含有多种分布式电源(DG)的微电网在孤岛运行时,DG出力的随机性以及负荷的波动性对系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。针对含有柴油发电机、光伏发电单元和储能单元的孤岛微电网,提出了各分布式电源的协调控制策略,光伏发电单元采用最大功率跟踪控制以最大限度利用太阳能,储能单元与柴油发电机协调控制以提高系统运行的稳定性。采用模型预测控制策略(MPC)实现并网逆变器的内环电流控制,避免了繁琐的PI参数整定以及PWM调制器的使用,提高了控制器的动静态性能。仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

计及线路气象随机性的电网电热协调潮流模型

电热协调(electro-thermal coordination,ETC)潮流模型能够同时获得电网潮流和线路温度的计算结果,可为电网运行分析和决策制订提供有力支撑.然而,现有ETC潮流模型忽略了线路气象变化的随机性,无法描述线路气象对电网潮流和线路温度的随机影响.为此,提出了一种计及线路气象随机性的ETC潮流模型.该模型首先利用马尔科夫链方法对线路气象进行随机模拟,再以此对导线热平衡方程和潮流方程开展耦合求解,最后得到潮流分布和线路温度变化的统计规律.算例结果表明,所提ETC模型能够反映线路气象随机性对电网潮流和线路温度的影响,同时有效获取电网运行时的线路过热风险,提高了电网运行的安全性,为进一步开展电网调度理论研究铺设基础.     

孤岛运行的微电网三相不平衡潮流计算方法研究

提出了适用于孤岛运行的微电网三相不平衡潮流计算方法:结合实际,对传统潮流计算方法予以改进,计算中考虑了配电系统各分布式电源的有功、无功控制能力,即电压、频率静态调节特性,考虑了变压器移相角对潮流的影响以及线路参数的相间耦合;算法采用相分量分析,能够应对线路参数三相不平衡、负荷三相不平衡等情况;用牛顿-拉夫逊法求解,易于处理环网结构配电网的潮流计算;不仅能进行三相不平衡潮流分析,还能同时计算出系统的频率.     

基于模糊逻辑的微电网孤岛检测算法

提出了基于模糊逻辑的微电网孤岛探测算法,建立了微电网模型,对不同运行状态下微电网络系统的参数进行采集分析,提取出微电网在孤岛和并网2种运行模式下的11个特征参数.通过使用k-均值聚类算法建立了三角形模糊隶属函数中心值和底宽参数,确定了适用于孤岛探测的模糊规则库,从解模糊输出中优化了孤岛探测的模糊可信度值.该算法在不同信噪比情况下进行实验仿真,结果表明,孤岛探测率达到100%,在微电网系统孤岛探测中具有较强的鲁棒性.     

基于可孤岛概率的微电网可靠性评估

为刻画外部电网故障时微电网孤岛运行的能力,提出微电网可孤岛状态及其发生概率定义,即：不计外部电网对微电网的功率支持及内部分布式电源故障影响,微电网能满足自身负荷需求的状态(可孤岛运行状态)及其发生概率。分析可孤岛运行状态和不可孤岛运行状态下不同故障类型(外部电网、内部配电网元件、分布式电源)对微电网负荷点的影响,推导出2种运行状态下负荷点可靠性参数的解析表达式,结合2种运行状态的发生概率,得到微电网可靠性评估模型。采用RBTS-BUS6算例验证了模型的有效性和实用性,结果表明增大储能电池最大放电功率能有效提高微电网负荷点可靠性。     

孤岛运行下微电网并联逆变器下垂控制策略研究

随着全球能源互联网的发展,微电网也得到了迅速的发展.微电网系统的稳定性和可靠性将直接受到逆变器运行特性的影响.结合微电网的电压、频率、有功功率和无功功率,分析了逆变器下垂控制的运行特性,实现了孤岛模式下微电网并联逆变器的下垂控制策略的优化.通过数学建模并搭建MATLAB/Simulink仿真模型,详细分析了孤岛模式下微电网负载变化时电压和频率的动态特性.仿真结果验证了微电网并联逆变器下垂控制策略优化的正确性和有效性.     

基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略

针对以风电和波浪能发电为主电源的孤岛型海岛微电网,提出一种基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略。储能元件采用改进的下垂控制实现类似于电力系统一次调频的有差调频,根据其荷电状态及最大充放电功率,动态调整下垂控制运行点以及下垂控制系数,既能将微网频率偏差控制在合理范围内,又能防止电池储能系统过充过放;利用海水淡化负荷的可控性,将频率偏差引入其转速控制环,实现类似于电力系统二次调频的无差调频。在Matlab/Simulink下搭建了孤岛型海岛微电网的仿真模型,并对不同运行场景进行了仿真验证。结果表明,基于电池储能和可控负荷的孤岛型海岛微电网频率协调控制策略可以有效地分配系统功率差额,维持海岛微电网的频率稳定。     

微电网并网和孤岛运行的无缝切换控制策略

微电网并网与孤岛运行模式之间的无缝切换控制策略是保证其安全稳定运行的重要因素。将新型主从控制策略及对等控制策略相结合,对微电网的并网模式向孤岛模式的切换过程进行控制。在DigSILENT/PowerFactory平台上构建由光伏电池和蓄电池相结合的微电网仿真模型,验证了所提出控制策略的正确性,保证了微电网有功、无功、电压及频率的稳定性。     

含风电微电网负荷预测建模及其仿真

风具有随机间歇性特性,在并网条件下参与电网负荷预测,其风速和风向的间歇性会对电网产生很大冲击,严重影响电力系统的稳定性.结合微电网的特点和风电运行特性,搭建微电网的基本负荷模型和风电模型,并采用MATLAB/Simulink建立负荷预测仿真模型.仿真结果表明,含风电微电网不仅能够抵御消化风电并网的影响,还能够有效降低电网的负荷曲线的峰谷差.含风电微电网参与电网的负荷预测能够有效地提高电力系统的供电可靠性.     

考虑风电相关系数矩阵非正定的概率潮流计算

高比例风电并网导致电力系统的随机性因素急剧增加,概率潮流计算是电力系统运行和规划的必要工具.提出一种可灵活处理相关系数矩阵非正定的概率潮流方法.该算法通过改进近似贝叶斯计算,和结合奇异值分解的Nataf变换得到考虑相关性的状态变量样本,通过误差函数快速计算和比照统计特征值,进而将状态变量概率分布求解问题转变为一种参数反演问题.基于IEEE-30节点系统的仿真结果验证了所提方法的计算精度和时效性.     

基于合作博弈的农村微电网群与配电网运行优化方法

针对农村高渗透率新能源接纳问题,提出了基于合作博弈理论的农村微电网群与配电网运行优化方法.通过建立包含风电、光伏、沼气发电、储能和可中断负荷的微电网运行成本最小目标函数,优化微电网内不同时间段各电源的出力水平、蓄电池充放电和可中断的负荷.以各微电网自身运行成本最小为目标,考虑风、光、沼气发电日内的互补性和负荷特性,建立基于合作博弈论的微电网群合作联盟,使余电微电网与缺电微电网实现电能互用,降低联盟整体运行成本,增加配电网运营商收益.采用Shapley值法对联盟的节省成本进行分配,实现各微电网节省成本的公平分配.仿真算例证明了该方法的有效性.     

光伏光照概率性对配电网电压的影响

分布式光伏发电接入配电网后将对配网无功电压特性产生诸多影响.文中建立了基于太阳辐射度Beta分布的分布式光伏发电系统概率模型,考虑太阳辐射度对光伏发电系统出力的影响,模拟了晴天少云、晴朗无云、晴间多云这3种典型天气情况下光伏发电系统的出力变动,得到连续时间断面的概率性光伏出力,依次进行潮流计算,并与恒功率光伏电源模型的潮流计算结果作对比.结合算例仿真,总结分析了光伏并网后对配电网稳态电压分布和电压幅值波动的影响规律,并验证了概率性分布式光伏发电模型相比于传统的恒功率模型更能够反映光伏电源出力的波动性和随机性.     

基于量维和形维的风水联合出力波动量化评估

为了使出力的波动程度能直接反映水电平抑风电的效果,从量变和形变的角度提出了基于量维和形维的波动量化评估方法.以随机和实测过程为测验对象,并加以滑动平均、叠加平均、缩放等处理,与现行常用的波动量化评估方法——RBF方法进行了对比分析,多方位验证了所提方法的有效性和优越性.将其用于风电水电联合运行实例后,在多种的资源和装机条件下的计算结果均符合客观实际,结果表明了该方法在风电水电联合运行中量化评估出力波动程度的可行性.     

基于拉普拉斯变换技术的配电网概率潮流算法

由于分布式光伏电源接入地区配电网后,其随机性和相关性使得潮流变化具有一定的不确定性,因此针对光伏电源及波动负荷的不确定性,提出了一种基于拉普拉斯变换技术的半不变量法配电网概率潮流计算.通过拉普拉斯变换特性利用半不变量有效估计随机变量的概率密度函数或累积分布函数,进而描述含分布式光伏电源接入配电网的随机变化情况.为了验证组合半不变量和拉普拉斯变换技术,将仿真结果与蒙特卡洛模拟和基于最大熵原理的半不变量方法进行比较.IEEE-33节点算例表明所提方法具有较高的计算精度和较快的计算速度,与基于最大熵原理的半不变量法相比计算负担更低.     

随机载荷作用下风电齿轮箱轴承疲劳寿命预测方法

以1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承为研究对象,引入随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,分析随机风载条件下径向载荷和轴向载荷对风电齿轮箱轴承疲劳寿命的影响;运用概率加权法和线性Miner累计损伤法则,给出疲劳寿命与应力之间的关系;提出一种随机载荷条件下风电齿轮箱轴承寿命预测的方法,用该方法对1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承的疲劳寿命进行分析计算,结果为13.189a.该方法考虑了载荷的随机性,并以随机载荷作用下所引起的随机应力作为计算疲劳寿命的依据.相比其他方法更加接近于工程实际,预测结果更为准确.     

考虑风电场随机注入功率的电网静态安全分析

随着风电大规模并网,致使电力系统运行状态存在随机性和不确定性.利用传统方法对系统进行静态安全分析已难以满足现阶段新能源的并网需求.分析了风速的概率分布特性,并对风电场随机输出功率进行研究,编写了电力系统静态安全概率分析程序.采用鲁棒性优越的非序贯蒙特卡洛方法对风电场有功出力进行模拟仿真,利用PSD-BPA软件对系统进行潮流计算与静态事故预想,检验系统能否满足N-1开断要求,得到系统各指标的越限概率,并通过IEEE-14系统的测试结果验证模型与方法的有效性和可行性.     

SSTS和UPQC在微电网控制中的应用

针对微电网并网过程中存在的电能质量问题,提出了基于统一电能质量调节器(UnifiedPowerQuality Conditioner,UPQC)的微电网并网系统.通过优化选择UPQC的安装位置来改善电网电压波动对微电网并网的影响,改善电网的电能质量,同时通过设定UPQC的控制策略实现微电网的智能孤岛和无缝重连.研究结果表明:所提出的微电网UPQC系统可以工作在并网运行、孤岛运行和重连运行3种运行模式,通过固态转换开关(Solid-state transfer switch,SSTS)的合理切换可以实现3种运行模式的平滑过渡,而且在切换过程中不仅避免了直接切换导致的冲击暂态,也有效地改善了电能质量.在微电网并网模式和孤岛模式之间切换的过程中可不中断微电网的连接,实现了微电网的无缝切换,简化了并网逆变器的控制.     

基于粒子群算法的微电网动态经济调度

微电网的动态经济调度不仅要考虑一个调度周期内经济费用最低,还需考虑多时段设备运行之间的协调配合,使其更加符合系统的实际运行要求.建立了含有风力发电机、光伏阵列、柴油机及燃料电池等多种分布式电源且能够实现热电联产的微电网系统,研究了当微电网系统处于并网运行状态时,以微电网的运行费用和污染物处理费用的综合效益最大(总费用最低)作为目标函数,并计及可再生能源波动、负荷预测误差以及机组故障停运等不确定性因素影响的动态经济调度模型,模型采用改进的粒子群算法进行求解.通过算例讨论了微电网并网运行情况下不同的控制策略、优化目标及可靠性指标对动态经济调度的影响,为结合可再生能源的微电网动态经济调度以及提升微电网并网运行的可靠性研究提供了一种参考.     

复杂环境中直流微电网母线电压的控制策略

有效的母线电压稳定控制策略是直流微电网在复杂的环境中稳定且安全运行极其重要的保障.以小型直流微电网为研究对象,基于开关表以直流母线电压为控制信号,建立了各接口网侧变换器分段调节母线电压的直流微电网母线电压控制策略,并作了仿真研究.结果表明:基于开关表的直流微电网母线电压控制策略可以实现直流微电网母线电压的稳定工作,保证该系统可以在孤岛、并网等运行环境下稳定工作,研究结果对于保证直流微电网在复杂的环境中稳定且安全运行具有实践价值.