串并联架构区域电能路由器柔性运行与功率流控制策略

电能路由器是能源互联网的核心设备,是下一代智能电网的重要标志.受拓扑架构限制,传统区域电能路由器存在带载能力有限和无功功率无法柔性运行的缺点.为此,该文拟构建一种串并联架构新型区域电能路由器,通过增加一条并联能量流动通道,突破传统路由器100％能量传输和无功功率刚性运行的双重界限.对串并联架构路由器的功率流柔性运行机理进行分析,给出其在不同运行模式下功率流的计算方法,以揭示路由器系统的运行规律.为实现对能量的主动控制,提出一种双自由度功率流柔性控制策略,分别控制交流电网输入电流幅值和输出交流母线电压相位角的自由度,从而灵活配比交流电网与直流母线之间的有功功率以及串、并联变换器之间的无功功率.在不增加系统容量和交流输入配电网的情况下,可实现有功功率最大允许量为200％ 及无功功率最大允许量为120％ 的传输目标,为路由器实现大功率能量柔性传输提供了设计思路和解决方案.     

电能路由器的可靠性分析

正电能路由器关系着未来能源互联网的安全可靠运行,以常见的电能路由器拓扑为基础,从模块可靠性出发,研究了电能路由器的端口可靠性,为以后研究分析使用多端口电能路由器的供电系统可靠性提供依据和方向。电能路由器是一种基于现代电力电子技术设计的系统能量交换装置,具有信息与电力潮流集成度高、准确、连续和快速的特点,可为新能源发电装置和负载提供灵活多样化的接口,还可通过灵活的控制手段实现能量的多向流动能力和对     

一种户用型多端口能量路由器功率协调控制策略

为了实现分布式电源接入及对电能进行有效管理,将具备高度灵活的功率控制及信息交互功能的能量路由器应用于低压配电网,使得源-网-荷-储能够一体化低碳运行,从而提升负荷调节能力与新能源消纳水平,保障电力系统稳定运行。因此,设计了一种面向低压配电网应用的户用型能量路由器,根据各端口应用对象特性,对其拓扑结构及功率协调控制策略进行研究,为电能生产和消费提供可靠的能源管理策略。最后,通过仿真验证的方法,建立MATLAB/Simulink仿真模型对其功率协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明：所提出的多端口能量路由器功率协调控制策略能够实现多种运行模式下不同端口之间的功率互济和系统功率平衡控制,在能源管理方面具有较高的灵活性、稳定性和可靠性。     

基于双直流母线架构的电能路由器

电能路由器是能源互联网的关键设备,为实现电能路由器功能要求,提出一种基于双直流母线架构的电能路由器。通过低压直流母线和高压直流母线,以多种端口形式将光伏、储能、交流电网、交直流负荷等进行互联,分析研究了电能路由器的工作模式和各端口变流器的控制方法,提出电能路由器内部的协调控制策略、负载侧主动响应指标和控制策略,实现功率双向流动控制、端口电压稳定和供用路由选择多样化。仿真研究中,设置了3种场景案例进行试验和分析,结果表明所提出的电能路由器能实现功率路由分配、系统稳定运行和端口即插即用等功能,为电能路由器的实现提供了新思路。     

无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略

随着电动汽车数量与负荷的激增,构建实现低碳、灵活、稳定的电动汽车充电方式至关重要。该文融合直流微电网以及无线电能传输、车网互联(V2G)等技术,重点研究无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略。分别建立光伏、无线充电电动汽车、网侧储能数学模型。考虑光伏出功与负载状态,推导无线充电电动汽车最优效率馈网的临界条件,给出超出临界点后网侧储能的出力函数。基于此,定义直流微电网三种运行模式及其边界条件,设计上层控制器实现三种模式间的切换。搭建实验系统,验证不同负荷下所提出的分层控制算法可有效维持母线电压稳定,并且保持光伏系统的最大功率与无线电能传输系统的最优效率运行。     

高渗透率光伏微电网能量优化管理策略的研究

针对高渗透率光伏微电网,提出了运行总成本最优的能量优化管理策略。在微电网并网和孤岛两种运行模式下,基于光伏的运维成本、储能设备的运行损耗、火电的环境污染及治理成本、微电网与大电网之间电能交易差额以及可调负荷的断电惩罚费用等因素,建立高渗透率光伏微电网的多目标能量优化模型,并在系统功率平衡等安全约束下,应用具有惯性权重系数的粒子群算法求解得到能量优化管理策略。算例分析表明,该能量管理策略具有经济性和有效性。     

基于电力电子变压器的能量路由器研究

能量路由器作为能源互联网的核心部件,为分布式电源、分布式储能和负载提供了即插即用的接口并使之与电网互联,需要针对能量路由器的电路设计与控制实现进行深入分析。提出了一种基于电力电子变压器的能量路由器拓扑结构,并给出了适用于该结构的一种分层控制方法,详细分析了并网和孤岛运行下的能量管理策略,实现了能量路由器中的能量协调控制。最后通过仿真分析验证了所提出方法的有效性。     

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。     

基于分布式电源的能源路由器设计研究

随着大量的分布式电源接入电力系统中,逐渐改变着传统电力系统的结构和运行模式。能源互联网作为未来电网发展的必然趋势,日渐受到政府和专家的重视,成为了当前的研究热点问题。作为能源互联网关键接口设备,能源路由器具有统一电能接口和通信接口的特点。设计了一种基于分布式电源的能源路由器结构设计。将能源路由器划分为核心控制通信部分和能量传输部分。主要针对能源路由器的能量传输部分进行了全面分析设计,通过构建直流交流双母线动态互动的方式来实现供电的高效、稳定和节能的目的。针对能源路由器的电能传输部分进行了建模与仿真。通过仿真结果验证系统的交流侧和直流侧供电稳定性和电能质量满足目前分布式接入和电力系统运行电能质量的要求。     

负荷管理终端电能质量监测功能分析及应用

随着计量自动化系统的发展,负荷管理终端得到了广泛的应用,而供电线路的电能质量没有得到有效的监控,急需开展电能质量监测工作.介绍了负荷管理终端交流采样、电压监测、谐波监测等功能的实现过程,实现了基于负荷管理终端的电能质量监测(电压、谐波等)功能,并对其在现场的应用情况进行了简单介绍.电能质量监测功能的实现为电网的安全运行提供了大量可靠数据,减少了电网重复投入.