一种改进的微电网下垂控制方法

针对微电网接入电网后,满足电网稳定性的工作要求,在微电源的输出功率传输特性和下垂控制原理的基础上进行分析,采用下垂控制方法进行改进,改进后的下垂控制设计包括3个相互作用的下垂控制回路调节,利用Matlab/Simulink软件搭建微电网仿真模型.研究结果表明:微电网在不同运行状态下,微电网均实现稳定运行状态,从而验证改进的下垂控制方法有效可行.     

微电网研究综述

微电网是未来智能电网的重要组成部分,微电网的研究与应用是高渗透率新能源接入电网的有效途径。该文紧紧围绕微电网特点进行深入细致的研究,主要工作有:总结了微电网的研究现状及技术发展趋势,主要包括微电网的协调控制、设备的优化配置以及微电网的功率控制方式,对微电网的形式特点进行介绍,并对相关研究存在的问题进行了总结。     

光伏发电系统动态离散等值模型研究

可再生能源在新型电力系统中的占比进一步加大，光伏机组并网容量有明显提升的趋势，而不同渗透率下的光伏发电系统动态行为对电网负荷特性产生显著影响，但光伏发电并网动态模型复杂、待辨识参数多，增大了模型实际运用难度.为此，基于光伏电站机理模型，建立光伏发电并网系统的动态离散等值模型，得到光伏发电并网系统的动态离散等值模型的模型参数；并采用IEEE 14节点系统研究不同渗透率下光伏发电并网系统的动态离散等值模型特性.仿真结果表明，光伏发电并网系统的动态离散等值模型能准确描述光伏发电系统的动态特性，且精度高、易于辨识.     

提高电能质量的风柴蓄独立微电网分层协调控制

针对高渗透率间歇性能源和频繁投切的系统负荷对独立微电网运行控制的影响,在充分考虑柴油发电机和电池储能不同控制特性的基础上,提出一种基于不同时间尺度的独立微电网分层协调控制方案,分别设计了基于蓄电池储能的一级控制器和基于柴油发电机的二级控制器来提高系统电压、频率在不同时间尺度上的稳定性.针对较短时间尺度及较小变化幅度的随机净负荷波动,通过改进蓄电池储能系统的P-f和Q-V下垂控制器来提高系统电压、频率的稳定性;而对于变化周期长和变化幅度大的净负荷波动,分别采用比例积分控制器和辅助无功补偿器来实现柴油发电机组对系统频率和电压的无差控制,从而保证系统稳定性.最后,通过对东澳岛风柴蓄独立微电网在不同运行条件下的运行控制结果分析,验证了所提方法的可行性和有效性.     

低压直流微电网母线电压控制策略

直流母线电压恒定是直流微电网运行控制的目标之一,考虑直流微电网并网和离网两种运行模式,提出基于交流电网和储能电池的直流母线电压控制策略.合理设计AC-DC变换器和DC-DC变换器的电压外环和电流内环控制参数,提高控制系统的动态性能,维持直流母线电压恒定,实现系统功率平衡流动.搭建直流微电网的Simulink模型,验证母线电压控制策略的有效性.结果表明当直流微电网系统内的负载波动时,母线电压控制策略可快速保障直流母线电压恒定,验证了提出的母线电压控制策略的有效性.     

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.     

智能电网的失稳与混沌

由于智能电网含有大量的分布式新能源逆变并网,故使智能电网的潮流流向和电压分布特性发生改变,影响了智能电网的稳定性.首先建立智能电网的动态模型,采用下垂控制策略来表征新能源并网逆变器的功频特性,利用等值发电机和动态负荷模型分析智能电网的失稳过程和混沌现象.在不同的初值下,针对该模型的仿真研究表明,智能电网存在渐近稳定、周期运行、准周期运行、混沌、超混沌以及电压崩溃的运行状态.在研究过程中发现,分岔、混沌、超混沌以及电压崩溃都是智能电网失稳的中间过程.为了防止失稳事故的发生,必须在临界失稳点之前对其进行及时有效的控制.     

采用风机限转矩控制的微电网一次调频方法

对风电主导的微电网一次调频方法进行研究.首先,提出双馈感应式风机(DFIG)限转矩惯性控制方法,使风机能在短时内提取大量转子动能,对微电网进行频率支撑;然后,提出附加桨距角调整的补偿方法,通过桨距角变化使风机捕获更多机械功率,减少电网频率二次跌落幅度;最后,在Matlab/Simulink环境下,构建微电网模型并进行仿真.仿真结果表明:在不同的风速下,文中方法能提升微电网频率调整的动态响应能力,有效地减少电网频率二次跌落幅度.     

直流微电网实际方案分析

微电网是将可再生能源发电装置、负荷、储能装置及控制装置等有机结合并接入到电网中的技术。微电网一般接入到配电系统中,既可与电网联网运行,也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。为适应节能减排、提高供电可靠性和更有效利用可再生能源的市场需求,针对直流微电网技术发展现状,结合当前我国电网国情以及政策导向,研究提出了具有简单易用、可操作性强的直流微电网解决方案。从而将直流微电网技术在更广阔使用领域进行推广应用。     

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.     

微电网保护与控制系统的设计与实现

为了能够掌握微电网整体运行状态,可靠切除微电网内各种类型故障,监测微电网的运行模式,实现微电网孤岛检测、孤岛运行和并网控制,提出并开发了利用微电网全域信息的保护与控制系统.该系统利用通信网络将工业控制计算机和微电网内的保护装置与并网控制装置相连,实现了微电网内保护的合理配置、保护装置与并网控制装置动作状态的实时监测、保护装置与并网控制装置的统一对时及远跳/远投控制、孤岛检测、并网控制及人机信息交互等基本功能.仿真测试结果表明,该系统总体结构简单,功能实用,能够保证微电网的安全稳定运行.     

含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性分析

独立运行微电网的故障特性与并网运行时有很大不同,微电网中大部分微电源为IIDG,其故障特性受分布式电源的控制方式影响,因而需要对含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性进行分析.先分析了V/f控制和PQ控制两种控制策略,然后分析了仅含V/f控制IIDG的独立运行微电网与同时含V/f和PQ控制IIDG的独立运行微电网的输出电流和并网电压故障特性,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建微电网仿真模型进算例验证.     

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。     

智能微电网在河西地区的示范运营

介绍了智能微电网示范工程项目的光伏发电系统、智能配电系统、智能监控系统和储能系统的组成和结构,微电网的并/离网切换模式及运行情况。通过试运行观察和检测,表明本智能微电网即可并网运行,又可离网运行,体现分布式光伏电源、储能系统、电网之间协调运行,凸显智能微电网能量优化调度控制功能。本项目的示范运营,为智能微电网的发展提供工程依据和技术参考,促进智能微电网在河西地区的发展和广泛应用。     

风光储微电网运行特性仿真分析

为研究含风力发电、太阳能光伏发电和储能系统三种类型微源组成的微电网的运行特性,在MATALB软件平台上,建立了基于主从控制的风光储微电网联合仿真模型.以蓄电池储能系统为主控电源,在微电网并网运行时,所有微源都采用P/Q控制;微电网离网运行时,蓄电池储能系统采用V/f控制,支撑微电网频率和电压.然后对微电网并网运行、离网运行及并离网切换过程进行仿真.仿真结果表明:微电网在并网、离网运行模式下能安全、可靠运行,在运行模式切换过程时能平滑过渡.     

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.     

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.     

相间功率控制器运行状态分析

为了展示相间功率控制器(IPC)运行状态与其电抗器、电容器以及送端电网和受端电网基本参数的内在联系,借助网络解析的方法,给出了送端相电流、联络线以及受端相电流、送端出口电压、受端入口电压、电抗器和电容器的电压对于IPC电抗器、电容器的电抗值,以及送端、受端电网戴维南等值参数的关系式.对相间功率控制器的运行状态进行了分析,表述了IPC运行状态与其元件参数及送、受端电网等值参数关联的公式.     

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.