微网（Microgrid）的并网运行方式探讨

介绍了微网的产生背景和定义,分析了微网并网运行的意义,提出了微网并网连接的三种方式:直接交流连接、经电流源换流器(CSC)连接、经电压源换流器(VSC)的微网并网连接.对比三种并网方式的优缺点,得出利用电压源换流器VSC并网有优势.     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略

针对基于下垂控制的微网逆变器控制方式的不足,研究了一种新的微网逆变器控制策略.该控制技术通过本体算法的实现及调速器、励磁调节器的设计,模拟了同步发电机的工作特点与控制特性,使微网逆器在孤岛与并网模式下能稳定运行,具有良好的预并列控制及功率均分控制特性,提高了微网逆变器控制的可靠性和灵活性.仿真和试验结果表明:该微网系统能根据有功与无功负荷的变动对逆变器输出电压的幅值与频率进行快速调节,以保持系统电压和频率的稳定性;同时,在逆变器孤岛状态下并联运行时,能根据逆变器容量按比例进行负荷分配,以维持系统的功率平衡,满足了微网逆变电源的控制要求.     

适用于户用直流微网的三端口DC/DC变换器拓扑研究

为解决分布式电源的间歇性,微网被广泛研究和应用。相较于交流微网,直流微网结构简单,有利于提高电网的运行水平。在直流微网中,分布式电源、储能系统和负载往往都通过独立DC/DC接入直流母线。为使直流微网的结构更加紧凑、简单,提出一种适用于户用三端口零电流反激式DC/DC变换器,可以有效地实现不同电压等级端口之间的能量互通。通过拓扑分析和仿真研究,验证拓扑的合理性和有效性,其能够降低开关管关断时两端电压幅值,同时实现开关管的零电流开关,从而降低开关管的开关损耗,提高直流微网的可靠性。     

基于VSG的储能逆变器控制策略及无缝切换技术

为应对储能逆变器在并离网切换时产生的电压波动和冲击电流,基于微网孤岛和并网运行模式的特点,提出虚拟同步发电机控制策略。通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网预同步控制。为实现控制策略的无缝切换,利用VSG控制和PQ控制共用电流内环,实现外环参考电流平滑过渡,确保控制策略切换时刻和PCC开关动作时刻的同步性,保证了VSG在两种运行模式之间平滑切换,有利于微网的稳定运行。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建模型,验证所提控制策略和切换方法的有效性和可行性。     

光储交直流混合孤岛微网控制策略研究

针对现有的微网功率管理通常需要复杂编程来实现,提出一种无需复杂编程的综合控制策略来实现光储交直流孤岛微网的协调控制。在考虑储能荷电状态和直流母线参考电压偏差量越限的情况下,在前级结构中构建多回路功率控制策略,将越上限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到光伏功率控制器中,使得光伏控制器偏离最大功率运行点,同时调整光伏输出的参考电压,进而防止储能荷电状态超过设定的上限或直流母线电压骤然上升。反之将越下限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到需求响应侧发送切除直流负载命令,防止荷电状态超过设定的下限和直流母线电压骤然下降,从而实现了系统前级功率平衡并运行在安全范围内。另外,微网后级的逆变器采用主从控制模式,主逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,实现对系统电压频率的控制及负荷的跟随;从逆变器采用恒功率控制策略为后级提供期望的功率需求。MATLAB/Simulink仿真结果表明:前级多回路功率控制策略与后级基于虚拟同步机的主从控制策略相联动,确保了所提混合微网在不同工况下能协调光伏功率和储能功率平衡,并使微网系统能稳定可靠运行。     

含光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置

含可再生能源的微网已成为能源领域重要的发展趋势，在此背景下，针对热电联产微网中储能优化配置的不足，构建了含有光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置模型。上层模型以极小化光热电站日投资成本和热电联产微网日运行成本为优化目标，下层以极小化热电联产微网日运行成本为优化目标。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件将双层模型转化为单层模型。算例证明了基于光热电站的储热系统提升了微网的经济性以及微网消纳可再生能源的能力，并分析了光热电站的储热容量和储热成本对热电联产微网投资成本和运行成本的影响，同时验证了所提双层规划模型的有效性。     

重庆电网主网电压及无功优化问题分析

针对重庆电网主网220kV在枯水期低谷时段无功过剩，系统电压偏高的状况，通过计算、分析等手段对系统电网电压和无功进行全面的分析研究，提出解决方案，使重庆220kV电网低谷电压控制在232kV以下。构建重庆电网主网计算等值模型，以有功网损最小为目标函数，对重庆电网进行无功优化计算，提出各种优化补偿方案，通过计算结果综合分析各方案，从中得出合理可行的最优方案，并论证了发电机进相运行调控系统电压的可行性。通过对重庆电厂发电机的进相运行，降低了系统电压，改善了重庆电网运行性能，加强了系统协调稳定。     

基于PSCAD的微电网孤网模式建模与仿真

针对传统下垂控制受微网线路阻抗因素的影响,无功功率难以实现精确的分配问题,采用一种无功-电压微分(Q-dU/dt)下垂控制.该策略是基于电压幅值变化率的电压补偿控制方法,实现无功功率的精确分配.在PSCAD中分别建立该方法的控制系统模型,并对系统孤网运行模式进行仿真研究,结果验证了控制系统模型的有效性.     

一种基于DVR的低压微网系统关键负载恒压供电控制策略

微网中的线路阻抗、逆变器输出阻抗以及电网电压波动都会造成微网中关键负载电压的波动。为使电压敏感负载恒压供电,在微网中引入动态电压补偿器(DVR)。给出了DVR的主电路,其控制策略包含有源阻尼环、瞬时电压环以及有效值电压外环,分别保证DVR的工作稳定性、动态特性以及稳态精度。给出了闭环控制参数的设计方法。仿真结果表明,将DVR应用到微网中可保证关键负载恒压供电,并具有优良的动态性能和稳态精度。     

基于分岔理论的孤立微网静态电压稳定性分析

为了深入研究孤立微网的静态电压稳定性问题,将分岔理论应用于微网静态电压稳定性分析研究。以鞍结分岔点作为电压稳定临界点,采用连续潮流(CPF)算法对四节点小型孤立微网进行电压稳定性分析,追踪出该系统的PU曲线,并根据特征根来判断该曲线上是否存在鞍结分岔点。分别计算出含SVC和不含SVC系统的电压稳定极限,得出负荷节点处电压稳定裕度。由实验结果可以看出,随着负荷参数的不断增大,负荷所需功率和发电机的输出功率也会随之增大,当达到它的传输极限时就会产生鞍结分岔现象,从而导致系统电压出现跌落甚至崩溃的现象。结果表明,利用上述方法可以有效地计算出孤立微网的电压稳定极限,并且使用SVC控制器可以提高系统电压稳定性。     

低压环形微网的分层控制方式

低压环形微网的供电可靠性高,且能增强分布式电源的接入能力。针对单环网和多分段多联络的城市配网,分析了低压环形微网的接线方式,研究了环形微网的两级分层控制,将环形微网中满足孤岛运行的子微网按区段划分,利用区段与不同元件的连接关系形成关联矩阵,状态切换过程中分别对隔离和重连区段进行判断重新构造关联矩阵,由此确定微网运行状态转换方案,并采用中央控制器实现了不同运行状态的同步重连控制。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了环形微网模型,分析了不同状态转换和同步过程中微网的动态特性,验证了提出控制策略的正     

虚拟同步发电机参数设计及运行特性分析

随着能源结构的多样化,分布式能源占比的提高,大面积的分布式电源面临并网需求。通过研究可以更高效利用分布式能源并网的虚拟同步电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的控制技术。为搭建在集群并网下的微电网系统的拓扑结构,有必要讨论虚拟同步发电机的构成单元以及其控制参数的选择。通过对VSG控制参数的优化分析,仿真验证所选取的各重要参数对其在:由孤网转并网运行过程中电压跟频率的波动影响;并网运行过程中有功-频率调节以及无功-电压调节有效性;对离网过程中电压跟频率的影响,该方法对多微网并联运行有一定的参考价值。     

含光伏的天然气冷热电联供园区微网能量优化调度

天然气冷热电联供园区微网集供冷、供热、供电和供气于一体,具有能源梯级利用的优势,能够有效地提高能源的利用率,减少污染物的排放.本研究针对天然气冷热电联供园区微网的能量优化调度问题,以最小运行费用为目标建立了天然气冷热电联供园区微网的多时段动态优化调度模型,考虑了供冷网、供热网、供电网和供气网的网络运行特性约束,以及储电、储冷和储热多种类型储能装置对微网调度的影响.并基于场景法建立了考虑光伏出力随机波动的园区微网能量优化调度模型,通过快速调节储能装置的储放能功率等措施来平衡光伏出力的不确定波动.以某个天然气冷热电联供园区微网为例,验证了所提出优化调度模型的正确有效性.计算结果表明,所获得的微网运行调度方案能有效节约能量消耗,降低微网运行费用;多种类型储能装置的协同运行能够更有效地降低微网的运行费用,并有利于平抑光伏发电的不确定波动.     

微网接入对配电网继电保护影响的研究

微网的接入能够降低馈线的网络损耗、提高供电的可靠性和能源利用率,现在的微网内部结构越来越复杂,主要是接入了大量的供能器件,一旦发生了短路或者断路故障,那么电流、电压相关参数会发生一定的变化,这大大增加了故障定位的难度.分析了微网的控制模式以及在并网与离网两种状态下DG的控制.通过对分布式电源的故障类型进行了准确的定位,并且针对继电器的实时状态进行了详细的研究,由此建立了在并网运行时逆变型分布式发电的等效模型,在针对微网的接入对配电网继电保护装置影响上于PSCAD/EMTDC软件中建立了包含微网的配电网系统的模型.     

直流微电网孤立运行控制策略研究

在直流微网中没有无功功率流动,母线电压是衡量系统稳定和功率平衡的重要指标。针对没有大电网支撑的孤立微网存在的直流母线电压随着微网中分布式电源的间歇性波动和负载变化而波动或小范围突变,从而影响挂接在母线上的设备和负载稳定供电这一问题,构建了一种基于储能的孤立直流微电网系统,通过对蓄电池的充放电控制来抑制和消除直流母线电压波动,并对运行中出现的分布式电源输出波动和负载变化等情况进行了仿真实验。结果表明,直流微网孤立运行模式下,采用该控制策略的微电网能有效抑制外界环境变化带来的可再生能源功率输出的波动,向用户供应稳定的电力。     

低压微网多逆变电源的综合控制策略设计

针对微电网通常是接入低压配电网的情况,分析了低压微电网输电线路与传统高压输电线路阻抗比的差异,对低压微网功率传输进行了理论修正.在此基础上采用不同的控制策略对低压微电网进行综合控制,联网模式下为了执行支撑本地电压和调节馈线潮流,微电源采用PQ控制策略;孤岛模式下为确保负荷能各自快速分担负载和电压频率稳定,微电源采用电压频率V/f下垂控制.为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入阻性虚拟阻抗,根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中.仿真验证分析,证明了低压微电网系统下设计的综合控制策略能够保证系统与运行的稳定性和可靠性.     

基于多端口能量路由器的微网系统及其调试

为加速推动能源互联网建设,对于其核心设备——能量路由器的研究具有重要意义。依托浙江某分布式能源示范工程,开展基于多端口能量路由器的小型微网系统研究与调试。阐述了工程用五端口双向能量路由器拓扑结构,并以此为基础构建微网系统,其包含分布式光伏、储能装置与具有电能自发自用功能的智慧小屋系统。在调试过程中,通过协调配合DC/DC变换器之间的技术参数与控制策略,平抑能量路由器输出侧直流母线电压波动,消除光伏出力无法下送至能量路由器的缺陷。能量路由器控制内部直流母排电压稳定与各端口功率平衡,保证微网安全可靠地并、离网运行。结果验证了以多端口能量路由器为核心设备组建微网系统的合理性与有效性,且调试优化过程对日后多端口能量路由器的实际工程应用具有指导价值。     

含多种形式能源发电的微网状态转换协调控制策略

针对包含多种连续性和间歇性DG、储能装置以及敏感负荷的微网,提出了一种基于状态转换的协调控制策略。以微网中允许出现的有效运行状态为基础,通过将微网当前运行状态和触发事件作为中央控制器的输入变量,各可控元件的控制方式作为输出变量,制定微网运行状态转换方案。为保证敏感负荷的可靠供电,考虑微网所有运行状态下系统频率无差调节和储能装置的容量限制,提出了笔者定义运行状态下各元件相应的控制方式和状态转换触发事件。利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了3种典型的运行状态转换过程,结果表明所提协调控制策略能够保证本地敏感负荷不间断供电,实现了微网状态之间的平滑转换和频率无差调节。     

两种无功功率最优补偿方法的比较分析

电力网的线损率是衡量电力系统运行管理水平的一项综合性技术指标,而无功功率潮流分布对配电网功率因数和线损有重要影响。因此,实现无功优化配置能够有效维持系统电压水平,减小有功网损,是降损的重要技术措施。本文主要针对等网损微增率法和无功经济当量法在配电网无功功率最优补偿中的应用进行分析,比较降损效果和经济效益及其各自的适用性,提出等网损微增率法是无功经济当量补偿法的一种理想情形,最终取得的降损效果与等网损微增率法接近,在无功优化配置时适宜采用。     

光储式电动汽车充电站直流微网运行控制策略研究

针对光储式电动汽车充电站直流微网运行中面临的光伏发电、电动汽车充电的随机性波动问题,提出了一种基于光伏电池最大功率跟踪、储能电池充放电及系统并网控制的运行策略,有效提高了系统运行的稳定性与鲁棒性.该控制策略采用扰动观察法对光伏最大功率点跟踪控制,以有效提高光伏发电的利用率.同时采用双向DC/DC变换器对电池充放电状态进行控制,并基于双向AC/DC变换器对直流微电网与大电网能量的双向流动进行控制.为验证该控制策略的有效性,建立微网模型进行仿真实验.结果 表明,该控制策略能够明显提高微网直流母线电压的稳定和光伏发电的利用率.