光储联合运行直流微电网控制策略

为了更好地解决光伏系统的并网问题,提出了一种基于光储联合运行的直流微电网运行控制策略。首先构建了光储联合运行的直流微电网系统结构,该系统由光伏系统、储能系统、非隔离型DC-DC变换器以及高频隔离型DC-DC变换器组成。在划分系统6种工作模式的基础上,该策略可以在保证直流母线电压稳定的前提下,通过实时检测并对比光伏输出功率与负荷需求功率来确定储能系统的工作状态,即采用储能系统来作为直流微电网的松弛节点,从而保证直流微电网系统的稳定运行。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件验证了该系统以及运行控制策略的有效性,针对核心器件高频隔离型DC-DC变换器进行了样机实验研究,实验结果证明了理论分析的正确性。     

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_dc/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。     

孤立运行光/储微电网中储能变流器暂态功率波动协调抑制策略

光/储微电网在孤岛模式下,储能系统维持微电网内部功率平衡,并保证电压、频率稳定。但当网内负荷发生较大突变时,会导致储能变流器的输入或输出功率突变,造成变流器电流的瞬时应力增大,易引起过流等故障,降低微电网整体可靠性。针对这一问题,提出了一种基于储能变流器与光伏逆变器协调运行的控制策略,该策略利用储能变流器输出有功功率的变化率对光伏逆变器d轴参考电流进行快速补偿,调节光伏逆变器的输出功率,使光伏系统与储能系统同时响应网内负荷的变化,从而达到抑制储能变流器暂态功率波动的目的。建立了包含储能变流器、光伏逆变器、光/储协调控制系统、网络和负荷的微电网小信号模型,分析了系统的稳定性。利用Matlab/Simulink对光/储微电网进行仿真,并搭建光/储逆变器并联实验平台,不同工况下的对比仿真和实验结果验证了所提协调控制策略的有效性。     

含储能装置的微电网并网/孤岛运行仿真研究

针对孤岛运行时风力发电、光伏电池等分布式电源输出不稳定问题,提出了一种基于f/P,V/Q下垂控制分布式电源和储能装置相结合的控制策略,建立了包含恒速风力发电机、光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型。通过对微电网在并网和孤岛两种模式中的运行特性进行仿真分析,验证了该控制方式的可行性。     

分布式光储微电网系统并网控制策略研究

分布式光储微电网系统有效整合了分布式光伏电源和储能单元,有效改善了分布式光伏电源接入配电网产生的电能质量问题。分析了微电网的研究现状,给出了分布式微电网系统拓扑结构,并对分布式光伏电源和储能单元的特性进行了分析。针对分布式光伏微电网系统,研究了底层装置在并网模式下的控制策略,并在Matlab/ Simulink环境下搭建仿真模型,验证了底层控制策略的可行性。研究了以削峰填谷为目标的基于模糊算法的能量管理策略,根据当前所处的用电时段以及储能的SOC水平,确定能量控制策略,使光储微电网系统的运行成本最低。通过Matlab算例验证了该控制策略的有效性。     

基于混合储能实时控制的峰谷平时段微电网 PCC点功率调度策略

微电网因其自愈能力和网内储能装置的存在,使其不仅能保证在孤岛时稳定运行,同时还在并网时通过合理的调度及控制策略使微电网具备一定经济效益。以并网微电网PCC点功率的调度策略为研究对象,对微电网及控制结构进行了分析;在峰、平、谷时电价下制定了微电网与配电网交换功率,即PCC点调度策略,并考虑到预测误差的存在,基于小波包分解制定了混合储能各自跟踪调度误差的充放电指令,通过PQ控制策略实现功率实时控制。通过算例分析验证了策略的正确性与有效性。     

高可再生能源渗透率海岛微电网运行控制

在对国内外微电网示范工程进行调研分析的基础上,对在山东省长岛县开展的35 kV海岛微电网示范工程建设目标、方案进行阐述。针对系统中高可再生能源渗透率以及分布式电源多点分散接入的特点,设计了微电网示范工程并网/孤岛运行控制策略,并对微电网中多类型混合储能系统的运行管理策略进行研究。基于所开发的海岛微电网运行控制策略,开展了微电网并网/孤岛运行试验研究,设计微电网分别运行于并网模式、孤岛模式、并网转孤岛模式以及孤岛转并网模式,并对各模式下的运行曲线进行深入分析。试验研究表明,所提出的35 kV微电网工程建设方法及其运行控制策略是切实可行的,可以实现海岛电网在并网、孤岛2种模态中的稳定运行及模式平滑切换,保障了海岛丰富可再生能源的最大消纳,为海岛居民提供绿色、稳定的电力供给。     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

并网型风光储微电网容量改进优化配置方法

合理配置风机、光伏、储能等微电源的容量是保证微电网经济、可靠运行的前提。针对并网型微电网容量的配置,借鉴现有分布式光伏运营方式,提出2种并网型微电网的商业运营模式;为充分利用配电网资源和提高微电网孤岛能力,设计了一种综合能量调度策略;对综合考虑微电网经济性、可靠性和可再生能源利用率的风光储容量配置模型的目标函数,提出了结合上述运营模式和调度策略的计算方法;从工程应用角度详述了计算满足电力系统运行规范、微电网友好接入条件的联络线功率限值的方法,作为风光储容量配置模型的约束条件;针对容量配置模型的求解,提出了基于限定搜索范围、增加随机个体等措施的改进遗传算法;利用江苏某岛的风光资源数据进行了仿真分析,验证了所提出的风光储容量配置方法的有效性和优越性。     

光储微电网的低电压穿越控制策略研究

针对微电网低电压穿越问题,基于光储微电网系统提出一种光储协调控制的低电压穿越策略。在低电压期间,光伏系统采用最大功率跟踪控制,储能系统采用恒压控制维持直流母线电压恒定,在储能出力已达功率限值仍不能维持直流母线电压在允许范围内时,光伏系统切换为恒压控制。考虑到光储微电网负荷波动性大的特点,设计了一种适用于光储微电网并具有无功补偿功能的限流控制策略,为电网提供电压支撑,同时避免并网逆变器输出过电流。仿真结果表明,控制系统能够充分利用光伏发电能量、维持直流母线电压的恒定、抑制并网电流过电流并能发出无功功率支撑并网点电压,实现了低电压穿越,验证了该LVRT控制策略的有效性。     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。     

电动汽车参与直流微电网互动的协调控制研究*

由于能源危机和环境污染问题日趋严重,快速发展电动汽车技术是未来汽车领域的主要趋势。随着电动汽车占常规汽车比例不断升高,电动汽车参与微电网互动技术已经得到了广泛的关注。针对这一问题,本文提出了一种电动汽车移动储能和微电网互动的协调控制策略,建立了电压源型并网变换器、双向DC/DC变换器以及光伏发电单元的数学模型,分析了微电网联网运行和孤岛运行情况的运行模式,给出了不同运行模式下的控制策略,并且通过Matlab/Simulink仿真软件搭建了系统的仿真模型。最终,通过仿真结果验证了本文提出方法的可行性和有效性。     

光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理研究

在分析光伏发电和微型燃气轮机动态模型及运行特性的基础上,研究了光伏与微型燃气轮机混合微网能量管理策略。基于光伏与负荷功率波动的频率特性,提出了变步长时间序列法预测光伏与负荷功率,控制微型燃气轮机输出。为了保证混合微网运行的可靠性和提高蓄电池的运行效率和工作寿命,提出了模块化的储能蓄电池管理模型。混合微网并网运行时,利用可控的微型燃气轮机平滑光伏功率波动,使混合微网成为一个可调度的功率源;孤岛运行时,储能蓄电池与微型燃气轮机共同补偿光伏与负荷功率的差额,实现微网的稳定运行。采用PSCAD/EMTDC和Matlab联合仿真,证明了本文提出的能量管理策略的正确性,同时可有效减小储能设备配置容量。     

一种微网结构的能量管理策略仿真研究

介绍了微网的控制方法和能量管理策略,研究了微网能量管理控制,分析了孤网情况和并网情况下的能量管理策略,采用了PSCAD/EMTDC软件对在孤网情况下的负荷投切、负荷变化情况以及在并网条件下对各微电源输出功率发生改变时的情况进行了仿真分析,其结果验证了所提微网控制方案的有效性及可行性。     

微网中分布式电源和多储能的协调控制策略

通过分布式电源和储能的协调控制,微网并网运行时可参与电网调度,且在并网和孤网状态下都能够多模式运行。正常运行模式下负荷优先分配给分布式电源,当分布式电源最大输出功率小于负荷、系统出现功率缺额时,才由储能补偿缺额部分,减小储能损耗,提高微网运行的经济性。通过多运行模式的配合,使储能荷电状态维持在合理范围内,储能处于可充放状态,提高微网并网运行调度的灵活性和孤网运行的稳定性。针对微网中含有多个储能的情况,提出多储能协同控制算法,在满足分布式电源和储能协调控制要求的前提下,能够根据储能荷电状态偏差的变化,动态地调节各储能充放电功率,使其快速平滑地达到荷电量平衡。     

基于统一控制策略的光伏微网控制器参数敏感性分析

针对低压光伏微网中逆变器的控制,设计了一种基于统一控制策略的控制器,能够避免微网在并网和孤岛两种运行方式间切换时控制策略的转换,实现不同运行模式间的平滑切换及光伏微源功率均分。对传统的下垂控制进行改进,在传统下垂控制的基础上引入一个功率PI补偿器。根据阶跃响应动态指标和稳定性要求,利用根轨迹法优化设计控制器参数。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,结果验证了所设计的控制器的可行性和有效性。     

基于重复控制的微电网逆变器控制策略

微电网逆变器有两种工作模式:当电网正常时,微电网逆变器工作于并网模式;当电网发生故障时,微电网逆变器能工作于孤岛模式提供电压支撑。为了微电网逆变器能够在两种工作模式之间平滑切换,提出了针对控制环路切换和相位锁定的优化方法。考虑到微电网逆变器在并网模式下的供能质量会受到电网电压背景谐波的影响。因此,引入了一种与传统重复控制相比具有6倍响应速度的T/6重复控制方法抑制谐波电流。最后通过实验样机验证了所提控制策略的有效性。     

含无线充电电动汽车的孤岛直流微电网运行模式研究

为改进电动汽车充电设施的供电方式,研究了无线充电电动汽车与光储直流微电网的融合,并重点研究充电功率发生变化时微电网的能量管理策略。分别建立光伏、储能、无线充电电动汽车能量传递的数学模型,推导各部分功率、端口电压电流等的关联性,基于此设计了相应的控制器。考虑充电功率需求以及储能电池状态信息,定义微电网运行的3种模式,并提出基于功率缺额判据的能量管理策略。最后搭建实验平台,验证系统的3种运行模式均可实现充电负荷的可靠供电。当充电功率发生变动时,所设计的能量管理策略可实现模式切换,维持母线电压稳定。     

基于直流电压信号的光储系统协调控制策略

在以光伏系统、储能装置、并网逆变器、交直流负荷构成的光储系统基础上，分别对离网和并网两种运行方式的控制策略展开研究。考虑到光伏装置的随机性、储能装置的充放电属性和负载多变的现象提出直流侧电压分层控制方式。以直流电压幅值为依据，协调储能装置自适应下垂控制，同时网侧双向变流器采用虚拟同步发电技术，能较好地稳定直流侧电压，降低系统内部功率冲突，保证内部功率交换的稳定。最后通过MATLAB/Simulink在离/并网模式下，分别仿真验证系统协调控制策略的有效性。仿真结果表明:在离网模式下，与下垂控制进行对比，虚拟同步技术的引入使得系统具有较强的鲁棒性；协调控制策略保证了系统稳定并实现储能装置的有效利用。