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。     

高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

基于三环反馈解耦控制策略的储能元件在风光互补微网系统中的应用

储能元件在风光互补发电系统组成的微网运行控制过程中具有重要地位,可以作为微网孤岛运行的组网电源,从而维持系统的电压和频率稳定。对于储能元件控制器,设计了一种包括功率环、逆变器滤波电容电压环以及滤波电感电流环的三环反馈解耦控制策略,分析了该策略在微网稳定运行和孤岛/联网模式无缝切换过程的作用。利用Matlab仿真了由储能元件、风电和光伏组成的微网系统并且建立了实验平台。仿真及实验结果表明,基于该控制策略的微网在孤岛运行、联网运行以及两者切换的过程中能够保持电压和频率稳定性,对微网内负荷供电可靠,并可实现微网     

微网系统运行模式平滑切换控制策略

针对对等结构的微网系统,提出了一种在联网运行模式和孤岛运行模式下平滑切换的控制策略。首先,微网中储能逆变器在两种运行模式下均采用下垂控制方法,孤岛发生时逆变器无需切换控制算法,减小了两种运行模式切换过程中的暂态响应。其次,提出基于分层控制和电压频率恢复控制的微网预同步控制方法,实现了微网系统由孤岛运行模式向联网运行模式的平滑切换。给出了微网逆变器、微网系统二次电压频率恢复控制和预同步控制算法的详细理论分析,最后通过实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间。微网控制策略根据运行模式分为两种：孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制。利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础。     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间.微网控制策略根据运行模式分为两种:孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制.利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础.     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。     

三相并网/独立双模式逆变器系统的设计

研究了一种输入为光伏充电蓄电池的三相双模式逆变器系统,输出既可接三相负载实现独立运行,也可连接电网并网运行。系统独立运行时采用电压源运行模式,并网时采用电流源运行模式,在并网/独立模式切换过程中采用快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法实现并网/独立的平滑切换。实验结果表明该逆变器发电系统结构简单易实现,可满足微网中对发电单元的要求。     

智能配电网中微电网的多目标优化配置

微电网在配电网中的优化布置与定容问题是智能电网发展面临的重要问题,为此同时考虑了有功网损和电压改善程度2个重要指标,将微电网接入智能配电网的配置问题转化为同时含有连续变量(微电网的接入容量)和离散变量(微电网的接入位置)的多目标非线性优化问题,并结合具有量子行为的粒子群优化算法和二进制粒子群优化算法进行求解.算例结果验证了该方法的有效性,可对微电网在规划阶段的选址和定容提供参考.     

A Power Flow Solution Technique for Autonomous and Non Autonomous Mode of Operation of Microgrid System

A power flow solution technique has been proposed for microgrid operating in isolated as well as grid-connected mode. The formulation is based on simple impedance matrix approach where the elements of the impedance matrix are the impedance of the power flow paths from the terminal loads to the node representing the point of common connection (PCC). Distributed generators in microgrid are modeled to operate either in droop controlled, P-V or P-Q mode. When connected to the grid, Distributed Generation (DG's) may be operated in any of the operating modes, but during autonomous operation, the droop controlled mode is followed. The bus interfacing the main and the microgrid has been chosen as a voltage regulated bus so as to facilitate seamless transfer from the autonomous to the grid connected mode of operation and vice-versa. Comparisons with existing methods are presented to show the accuracy and ability of the proposed method. Maintaining the PCC bus voltage at 1.0 p.u. helps to have an improved voltage profile and seamless transfer of the system between grid connected and islanded modes.     

微电网中混合储能系统的小波包-模糊控制策略

为了充分发挥混合储能系统（hybrid energy storage system, HESS）在微电网中的应用优势,提高微电网运行的经济性和可靠性,提出了HESS的小波包-模糊控制策略。在平抑可再生能源输出功率波动的基础上,分别考虑并网时功率交换的实时电价和孤岛运行时的缺电量,建立起并网经济性评价指标和孤岛负荷缺电指标。对间歇性微电源进行小波包分解以获得HESS的初始充放电指令,由超级电容器承担网内瞬时功率波动的平抑任务,以网内不平衡功率对蓄电池充放电指令进行修正,再通过模糊控制获得蓄电池充放电的最终指令。最后,以风光燃储微电网为例验证了所提控制策略的有效性。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性.因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通...     

基于多代理的实时电价机制下微网需求侧协同调控优化

为使微网中各元件稳定运行且经济效益提高,采用多代理技术对需求侧负荷、蓄电池以及发电侧微源进行协调控制,使微网中各代理间信息及时反馈,减少系统故障。其次在微网并网运行的实时电价机制下,制定蓄电池充放电控制策略,分析蓄电池输出功率特性,以协调一天内不同时刻的各微源出力。同时采用多Agent混沌粒子群优化算法对考虑用户满意度的微网经济运行模型进行求解。并通过算例对比分析以验证所提出的基于多代理协调控制的微网能有效提高运行效益。     

多功能电网模拟器研究

为适应分布式发电并网研究的需要,提出一种多功能电网模拟器.模拟器不仅可以四象限运行以实现电能向电网的回馈,而且可提供三相电网电压输出并模拟如电压跌落、频率偏移、三相不平衡、谐波畸变等各种电网故障情况.为了获得高性能的控制效果,将模拟器的工作模式分为基波模式和谐波模式,分别控制基波和高次谐波:在基波工作模式下采用双环控制...     

微电网孤岛模式下多种下垂控制策略的研究

在以逆变器为接口的微电网系统中,逆变电源组网控制技术是实现微电网的关键问题之一。作为自治系统的微电网,具有脱网孤岛运行的能力,为了满足负荷变化对系统电压和频率提出的要求,需要针对微电网中的微电源采取相关的控制策略。分析了微电网孤岛运行时各个微电源逆变接口在不同线路阻抗特性下的功率传输特性,给出了相应的下垂控制策略。采用坐标旋转的虚拟功率下垂控制策略,实现了功率的解耦控制,更接近工程实践。通过线性组合定义了类功率变量,而提出了类功率下垂控制策略。同时设计了基于虚拟功率和类功率的功率控制器。最后给出了下垂控制策略的不足,提出了需要深入研究的问题。     

低压微电网模式自适应控制策略设计

针对微电网模式切换时控制策略的变化问题,提出了一种基于虚拟同步发电机模型的模式自适应微电网控制策略,适用于微电网两种运行状态。增加了模拟低通滤波器模块和无功功率积分控制模块,满足了分布式电源在微电网两种运行状态下的运行要求。以功角,电角速度和有功功率为控制变量设计了稳定控制器,使微电网在受到负荷突变和状态转换扰动情况下仍能稳定运行。仿真和硬件实验表明该方法不仅确保了运行模式间的平滑转换,还能有效改善孤岛状态下微电网受到扰动时的频率调节效果,降低因微电网模式转换对微电网带来的冲击,有利于微电网的运行稳定。     

基于物理背景的微网总体模型

微网是集分布式电源、负荷和储能设备的小型电网,通过公共耦合点与大电网相连,与大电网之间的功率可双向流动,需对微网进行建模以研究微网接入。从微网基本元件出发,分析了微网负荷、电源元件模型与传统电力系统元件模型之间的联系,借鉴负荷建模理论,提出了微网整体建模的思路,将微网中静态负荷与外部表现为静态特性的电源等效为等效静态模型,推荐采用幂函数模型;将风力发电机、电动机等动态元件等效为等效电机模型,并从理论上推导了等效电机的通用模型。     

基于两阶段鲁棒优化的西南地区微电网经济调度

针对西南地区可再生能源储备丰富的特点,考虑微电网中可再生分布式能源出力和负荷的不确定性对微电网运行调度的影响,搭建了两阶段鲁棒优化经济调度模型,求解系统在极端运行场景下的经济性最优解。模型考虑系统功率平衡和输出功率约束、需求响应负荷约束以及微电网与配电网的交互约束,通过不确定性调节参数处理微电网中的不确定性,调节模型的保守度。随后通过Benders分解算法将模型分为主问题和子问题求解,并采用对偶理论对内层模型进行解耦。最终得出的结果验证了所搭建模型的有效性,为微电网接入西南电网后的调度策略提供参考。