微电网关键技术研究

微电网是发挥分布式电源效能的有效方式,具有巨大的社会与经济意义。由于分布式电源的多样性及微电网运行方式的复杂性,使得微电网的规划设计、运行调度、保护控制和仿真实验等方面与传统电力系统有较大区别。本文阐述了微电网中各项关键技术研究中的关键问题与研究现状,并且探讨了对未来微电网研究的方向。     

微电网分布式电源的分层控制策略研究

研究了分布式电源接入对微电网的影响,提出了微电网分布式电源的分层控制方法,实现了对微电网电压与功率的控制.根据微电网可以孤岛和并网运行的特性,采用两层控制方法.初级控制采用改进下垂控制方法,给出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器.二级控制通过初级控制信号重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使之重新达到平衡,能够实现系统运行的稳定.通过Matlab/simulink仿真,分析了微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律,结果表明了微电网中分布式电源分层控制策略的有效性.     

模式转换下分布式电源接入微电网的控制策略研究及仿真

分布式电源的建模及微电网的控制策略是当前的研究热点,针对模式转换下分布式电源接入微电网控制策略选择的研究较少。孤岛和并网模式下应选择不同的控制策略,同时在一个微电网中加入多种分布式电源的控制复杂,难度比单一分布式电源接入要大。文章分析了微电网的特殊性,进行了不同的控制模式的比较。孤网时选择主从控制模式作为微电网的控制策略可以适应微电网不同运行方式的需要;并网时分布式电源可采用PQ控制。根据在并网模式下的运行特点提出各个分布式电源的PQ控制策略,建立了含光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机的微电网模型。仿真分析了孤岛运行下和日照环境改变时微电网的并网运行特性,结果证明了控制方式的恰当选择能使微电网在不同运行模式下对于大电网可控且动态性能优良,并网时不会对大电网产生大的冲击。     

微电网技术及发展概况

分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点,在全球范围内引起了越来越多的关注.微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源,从而充分发挥分布式发电的优势.介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题,讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题,并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题.对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向进行总结和展望.     

基于DIgSILENT软件的微电网平滑切换的研究

实现微电网并网/孤岛运行模式平滑切换是保证微电网安全可靠运行的前提。介绍了微电网分布式电源逆变器的P/Q和Vlf两种控制方式,并在DIgSILENT仿真软件中对由P/Q控制型分布式电源和V/f控制型分布式电源组成的微电网进行了并网转孤岛模式的仿真研究,实现了微电网平滑切换运行,维持了系统的电压和频率的稳定。     

微电网相关问题及技术研究

介绍了分布式电源微电网的技术特点.详细分析了分布式电源接入形成的微电网对电压、频率和谐波的影响,并提出了相应的技术措施.根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,对已有控制方法进行分类并详细介绍其控制策略及优缺点.针对分布式电源对微电网保护的影响,介绍了适用于微电网保护的新方法.最后对微电网其他研究方向进行了探讨.     

含多种分布式电源的微电网分层控制策略

随着分布式电源接入微电网数量的增加,微电网系统的稳定性受到了很大的影响;微电源的运行特性及控制方法、微电源的接人点和容量、微电网运行方式和控制方法、电力电子装置、储能设备和负荷特性等都会影响到电能质量。为了改善微电网的电能质量,提出了包括上层中心控制器及下层分布式电源信息交互的微电网分层控制策略。微电网中的分布式电源控制由下垂控制、功率控制、电压和电流控制组成。通过Matlab/simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明:分层控制策略能使各分布式电源之间较好地协调,满足了改善电能质量的要求。     

微电网控制策略综述

微电网灵活运行方式使其与传统控制有显著不同.详细介绍了微电网构成元件分布式电源和负荷的控制策略;在此基础上对现有微电网控制策略进行分类,并阐述了集中控制、分散控制和混合控制各种方法的特点;最后对微电网各控制策略优缺点进行总结.     

基于逆变型分布式电源微电网保护的研究

针对逆变型分布式电源的微电网不同于传统电源的控制方式、短路故障电流小和电流双向潮流流通等特点,讨论了微电网保护与传统电网保护的区别及分布式电源的接入对配电网的影响。通过介绍逆变型分布式电源的控制特点,总结了2种不同类型的微电网保护方法,即基于传统过电流保护方法和基于现代通信、计算机技术的数字网络化保护方法。     

微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

单相并网/离网双模式逆变器控制策略综述

单相并网/离网双模式逆变器是分布式发电系统的重要组成部分,它既可工作于并网模式,将分布式发电装置产生的电能送入大电网;又可工作于离网模式,在大电网供电中断时将分布式电能提供给本地负载。基于广大学者对单相并网/离网双模式逆变器的研究成果,主要对其控制策略进行分类和归纳,总结其控制特点和适用场合,为进一步深入研究单相并网/离网双模式逆变器提供参考。     

微网综合控制与分析

考虑到微网内分布式电源和负荷所具有的分散性,根据分布式电源的类型以及与储能装置的不同组合方式,采用不同的控制策略分别进行了相应控制器的设计。基于下垂特性的电压/频率(V/f)控制实现了负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,且在微网孤岛运行时能为微网系统提供频率支撑;PQ控制可根据实际运行情况实现分布式电源有功和无功功率的指定控制。通过对微网孤岛运行模式和联网运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷以及微网内某一电源功率变化3种情况下的运行特性进行分析,获得了微网中相应分布式电源的功率、电压、电流及系统频率的变化规律,证明了PQ-V/f综合控制策略的正确性和有效性。     

分布式电源并网逆变器典型控制方法综述

为提高分布式电源的工作性能,加强分布式发电系统的广泛应用,文中介绍了分布式发电系统中并网逆变器的典型控制方法,重点针对双环控制方式进行了详细的分析。总结了外环控制中的恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制方法,内环控制中的dq旋转坐标系下的控制、αβ静止坐标系下的控制和abc自然坐标系下的控制方法,并对各种控制方法进行了分析比较,指明目前并网逆变器控制技术亟需解决的问题,归纳其未来的发展趋势。     

微网运行模式及控制策略研究

微网技术解决了分布式发电大规模并网的问题,提高了可再生能源的效能,是分布式发电的高级利用形式。介绍了微网和并网开关的基本结构,分析了微网的运行模式,包括并网运行时微网的并网标准、微网与大电网的相互作用、孤岛运行时孤岛检测与孤岛划分。针对微网在不同运行模式下,其内部分布式电源运行特性不同的特点,对微网的控制策略展开深入的研究。     

分布式发电中的虚拟同步发电机技术

随着分布式电源渗透率的不断提升,常规的分布式并网发电控制技术将会使得电网的稳定性问题越发严峻,虚拟同步发电机技术因其能够改善电网稳定性而成为研究的热点。首先介绍了同步发电机频率及电压控制的机理,接着介绍并分析了现有的两大类具有典型性的虚拟同步发电机技术方案及其控制原理,最后对虚拟同步发电机技术的发展方向进行了展望。     

基于遗传算法的微电网容量配置方法及软件开发

微电网容量配置研究的目的是在保证供电可靠性的同时,降低微电网系统的成本。借鉴现有分布式电源、储能和微电网的研究和运行经验,提出了一种微电网容量优化配置方法并开发了一套微电网规划设计软件。对于并网型微电网容量优化配置模型,综合考虑了输送功率、短路电流比、电压损耗、电压波动的系统约束,优化了遗传算法的搜索空间,保证了结果的合理性。针对孤岛型微电网和并网型微电网,制定了不同的能量控制策略,提高了算法的通用性。通过对江苏某微电网示范项目的规划设计,验证了方法的可行性和有效性。     

Analysis of multiloop control strategies for LC/CL/LCL-filtered voltage-source and current-source inverters

Multiloop control strategies have commonly been used to control power inverters of both the voltage-source and current-source topologies for power conversion applications including uninterruptible power supplies and utility interfaces for distributed power generation. However, these control strategies tend to be developed and comparatively evaluated for a particular application, with strategies for other applications presented as independent new developments. This paper presents a generalized analysis of different multiloop control approaches using alternative feedback control variables for several popularly adopted system configurations, highlighting similarities and identifying a generalized optimal control-variable selection criterion that is applicable across most multiloop-controlled inverter systems. The generality of the presented optimal variable selection criterion has been verified through the close similarities between the time-domain waveforms of the different inverter systems simulated in MATLAB Simulink and implemented experimentally in the laboratory.     

多功能并网逆变器研究综述

多功能并网逆变器不但能完成常规并网逆变器实现可再生能源并网的基本功能,而且还复合了治理电能质量问题的功能,可以显著提高并网逆变器的性能价格比、降低系统的体积和成本,尤其适合于微电网和分布式发电系统应用。针对多功能并网逆变器的拓扑进行了综述。从单相和三相系统的角度阐释了多种多功能并网逆变器拓扑,并从系统参数、容量、开关频率、复合功能和应用场合等方面对各拓扑进行了比较和评价,并认为新型电力电子拓扑、先进控制策略、软开关技术、大功率应用以及电力电子集成系统中的稳定性等将会是多功能并网逆变器未来可能的研究方向。     

主动配电系统中失联分布式电源差异化就地控制策略优化

随着主动配电系统中分布式电源渗透率不断提高,配电网运行对信息系统的依赖程度也不断加深。为降低通信故障场景下的电网运行风险,提出一种失联分布式电源差异化就地控制策略的优化方法。首先,基于故障模式后果分析法,建立通信故障场景与链路有效性状态的对应性模型,形成通信故障场景与链路失效对应性关联关系表。然后,考虑通信故障场景和源荷的不确定性,以包含电压越限、潮流过载(失负荷)的综合风险最小为目标,建立了分布式电源差异化就地控制策略的双层多目标优化模型,并采用区间潮流和智能优化算法进行求解。以IEEE 33节点系统作为算例,验证了策略的有效性,并分析了通信系统配置对策略的影响,研究成果可为主动配电系统中失联分布式电源运行策略的制定提供理论支撑。     

Distribution Network Capacity Assessment: Variable DG and Active Networks

Increasing connection of variable distributed generation, like wind power, to distribution networks requires new control strategies to provide greater flexibility and use of existing network assets. Active network management (ANM) will play a major role in this but there is a continuing need to demonstrate the benefit in facilitating connection of new generation without the need for traditional reinforcements. This paper proposes a multi-period AC optimal power flow (OPF)-based technique for evaluating the maximum capacity of new variable distributed generation able to be connected to a distribution network when ANM control strategies are in place. The ANM schemes embedded into the OPF include coordinated voltage control, adaptive power factor and energy curtailment. A generic U.K. medium voltage distribution network is analyzed using coincident demand and wind availability data derived from hourly time-series. Results clearly show that very high penetration levels of new variable generation capacity can be achieved by considering ANM strategies compared to the widely used passive operation (i.e., “fit and forget”). The effects on network losses are also discussed.