分布式发电微网系统暂态时域仿真方法研究——（三）算例实现与仿真验证

为验证分布式发电系统暂态仿真算法的正确性和有效性,通过选取典型的分布式电源及相应的控制策略,实现了包括光伏发电单元、固体氧化物燃料电池发电单元、微型燃气轮机发电单元及蓄电池储能单元在内的各种分布式发电系统的建模与暂态仿真,考察了在欧盟典型低压微网系统结构下,微网从并网状态切换到孤岛状态时系统的暂态过程,详细比较了TSDG与MATLAB/SimPowerSystems的仿真结果.仿真结果表明TSDG与MATLAB/SimPowerSystems计算误差不超过0.1％,具有良好的数值精度与数值稳定性.伪牛顿法对程序仿真计算速度具有较大幅度的提升.讨论了未来通过并行思想、多速率算法等方式提高程序计算性能的思路.     

分布式发电微网系统暂态时域仿真方法研究——（一）基本框架与仿真算法

分布式发电微网系统具有较强的非线性与随机性,其动态过程更加复杂,详细的暂态时域响应特性需要对元件进行详细建模,采用基于节点方程的电磁暂态仿真的基本框架作为实现分布式发电微网系统暂态仿真的基础。介绍了实现暂态仿真所采用的各种算法,比较了不同方法的优劣。具体为:采用增广的改进节点方程扩展了电气系统的建模能力;采用牛顿法迭代求解控制系统消除了非线性元件的内部时延,利用伪牛顿法提高了控制系统的计算速度;采用插值算法解决电力电子开关仿真时的各种问题。最后,讨论了分布式发电微网系统的初始化方法。     

面向对象的设计模式在暂态仿真中的应用

分布式发电微网系统暂态过程研究需要相应仿真计算工具的支持。基于面向对象设计思想与现代软件设计架构,介绍了分布式发电微网系统暂态仿真程序TSDG的设计思想,重点介绍了工厂方法模式、适配器模式、策略模式和单例模式等面向对象设计模式在TSDG中的应用。基于面向对象设计模式开发的TS-DG,实现了模块间的低耦合和模块内部的高内聚,提高了程序的可扩展性和可复用性,能够灵活应对功能需求的变化。TSDG中多种设计模式的应用和集成方法具有一定的通用性。     

中低压微网系统动态时域仿真与分析

暂态仿真和稳定性仿真在传统电力系统分析时几乎很少同时用于解决同一问题,而在微网以及含分布式电源的配电网中二者的应用出现了交集,如何合理地选择这两种仿真方法成为了亟待解决的问题。为此,详细阐述了暂态仿真和稳定性仿真的一致性和差异性,对微网中各种分布式电源和储能系统进行建模,采用Matlab/Sim Power Systems作为暂态仿真工具,DIg SILENT作为稳定性仿真工具,在统一的微网算例上进行了大量的仿真测试。通过对仿真结果的比较分析,说明了二者的一致性和差异性,同时也给出了其各自的适用范围,对于理解微网内部的各种动态过程和选择合理的仿真方法具有一定的指导意义。     

基于RTDS的有源配电网暂态实时仿真与分析

有源配电网是智能电网中集成、管理分布式发电及储能设备、需求侧响应资源的重要平台,包括各种智能终端、控制及保护装置的研发与测试将对实时仿真提出更高要求。考虑有源配电网实时仿真的建模需求,文中基于实时仿真平台RTDS完成了含光伏、燃料电池等分布式电源的有源配电网暂态实时仿真建模,并给出了电力电子装置、分布式电源及控制器等特殊模型的实时仿真算法。研究了有源配电网在环境条件变化、系统故障及功率指令变化等各种场景下的动态过程,通过与离线仿真软件PSCAD/EMTDC的对比,验证了实时仿真模型的正确性,对系统资源消耗等分析,更为后续硬件在回路仿真(HIL)等研究中奠定了基础。     

分布式发电供能系统若干问题研究

分布式发电供能技术是符合国家重大需求的重要研究课题。围绕高渗透率微网的复杂动态行为及安全高效运行这一重大问题,系统提出了分布式发电供能系统研究的4个方面的问题:微网运行特性及高渗透率下与大电网相互作用的机理;含微网新型配电系统的规划理论与方法;微网及含微网配电系统的保护与控制;分布式发电供能系统综合仿真与能量优化管理方法。并对各方面问题所涉及的研究方向进行了概括和展望。     

含多种分布式能源的独立微网优化配置研究

考虑微网系统以及分布式能源发电具有随机和不确定性的特点,提出含分布式能源的独立微网优化配置问题。构建含太阳能光伏发电、风力发电、柴油机、蓄电池储能等多种分布式电源的微网系统,设计了系统结构图,并运用HOMER软件进行仿真分析。针对微网系统的可靠性和经济性,结合仿真与调试的结果,确定最终含分布式能源的独立微网优化配置方案。     

配电系统电磁暂态仿真算法分析

随着分布式发电技术的兴起,配电系统的建模与仿真越来越引起人们的重视.文中首先总结了应用于输电系统电磁暂态的主流仿真软件的发展,然后基于几种常用的电磁暂态仿真软件以IEEE 4节点配电系统算例比较了在正常和故障情况下各软件算法的特点.通过对箅例结果的比较分析表明,稳态时得到的各仿真结果是完全一致的,而在暂态情况下,各程序对开关过程产生的间断点的处理方法有所不同.最后,说明了造成结果差异的主要原因,为配电系统暂态过程的准确仿真奠定了基础.     

分布式电源与微网互联通用接口单元

研究设计了一种通用的分布式发电单元与微网互联接口单元,将分布式电源与微网互联接口分成功率接口和信息接口2个部分,分析并阐述了这2个接口的作用与设计方法,提出了即插即用的分布式电源与微网互联接口模型.针对微网运行需求,分析了互联模型的5种运行模式,并通过设计的互联接口单元对运行模式及其切换进行了实际测试.结果表明所设计的模块化互联接口模型具有可扩展、技术独立的特点,能灵活地满足不同分布式发电单元与微网互联的要求,很大程度上提高了分布式电源与微网互联的标准性、灵活性.     

微网暂态稳定性研究

随着以各种分布式发电技术为基础的微网技术的快速发展,微网暂态稳定性已成为微网研究中的一项重要内容。由于微网的结构和控制策略等在不同的应用场合不尽相同,因而微网的暂态稳定问题较为复杂。针对以上问题,从影响微网暂态稳定性的4个主要方面,包括分布式微源类型、微源接口类型、负载特性和故障类型,对微网的暂态稳定性进行了总结。在此基础上,总结了提高微网暂态稳定性的主要措施。最后,探讨了微网暂态稳定性研究所亟需解决的关键问题,并就相关研究方向进行了展望。