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。     

基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略

针对光伏发电缺乏转动惯量以及传统集中式微电网频率控制PI参数整定困难的问题,在利用虚拟同步机技术(VSG)及其调频特性的基础上,提出一种基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略.微电网中央控制器通过实时监测系统频率偏差,利用强化学习算法计算微电网的功率缺额;根据系统功率缺额,以各光伏发电成本最小为目标,利用拉格朗日乘子法动态调整光储虚拟同步机的功率给定值,实现微电网多光储虚拟同步机频率的二次协调控制.最后,在Matlab/Simulink中建立仿真模型,验证了多光储虚拟同步机频率协调控制策略的有效性.     

含扶贫式光伏农村配电网电能质量综合控制技术研究

针对含扶贫式光伏的农村配电网运行特点,提出在逆变器功率控制的基础上,光储联合发电分时协调控制技术。分析了扶贫式光伏电源接入农网后逆变器电压/无功控制原理,在某低压台区建立了光储联合发电系统。其中对逆变器设置死区控制环节保证无功调节优先性,同时分时对光伏电源和储能进行协调控制,平滑功率输出。最后结合Opendss软件对某低压台区进行验证,仿真结果表明所提控制策略能够有效提升农网电能质量运行水平。     

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。     

风光混合发电系统的功率协调控制

针对孤岛运行模式下风光混合发电系统的功率不平衡问题,结合风力发电和光伏发电的功率输出特性,提出一种风光混合发电系统协调控制策略。通过控制光伏子系统最大功率输出,调节风力子系统的功率输出跟踪系统所需功率差额,来满足蓄电池的充电和负载功率需求。考虑到风力子系统固有的非线性和运行过程中系统参数变化、外部干扰带来的不确定性因素,对风力子系统的功率跟踪控制器重点设计,基于系统模型采用现代非线性鲁棒控制方法设计了具有鲁棒干扰抑制作用的控制器,以实现对光伏子系统所发功率的补偿响应和实际运行中其功率输出的鲁棒性。理论分析和仿真结果均表明,所提的协调控制策略能够确保风光混合发电系统的功率平衡及其稳定运行。     

计及光伏发电最大功率跟踪的光储微电网功率协调控制方法

光伏发电系统是微电网中最重要的微电源之一,但是其易受自然气候影响,输出功率具有波动性、随机性、间歇性,不易控制,需要配备储能设备平抑功率波动,因此光储微电网的功率控制方法亟待研究。文中基于动态阻抗匹配思想,结合中心差分方法,给出一种光伏发电最大功率点跟踪自寻优控制系统的技术方案,并在此基础上,提出了计及光伏发电系统最大功率跟踪工况的光储微电网功率协调控制方法,实现了微电网中光伏发电系统与储能系统的功率协调控制。最后,通过仿真实验验证了文中所提出的功率协调控制方法的正确性和可行性。     

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。     

国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析

国家风光储输示范工程是大规模的集风力发电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源工程。工程规划建设百兆瓦级风电场、光伏电站及储能电站。文中重点阐述了示范工程风电、光伏发电和储能的规模及组成;介绍了示范工程的多组态运行模式及不同模式间的切换条件;同时,针对可再生能源并网问题,分析了平滑风光功率输出、削峰填谷、跟踪计划发电和参与系统调频,以及4种风光储系统联合运行控制策略,并结合实际运行结果进行验证。理论与实践证明风光储输联合发电模式具备可行性,符合新能源并网的要求,是新能源的发展方向之一,对新能源大规模并网具有一定的示范作用。     

风光储系统储能容量协调优化

合理的储能容量配置可以充分发挥风光储系统互补特性,基于Modelica非因果建模语言对含随机参数的风光储系统进行了动态描述,分层优化风光储系统的储能容量。外层模型以储能系统的初始投资成本、储能运行维护成本、联络线功率波动惩罚成本最低为目标函数,内层模型以联络线功率波动最小为目标函数;然后利用运筹规划算法求解;最后选取典型日算例数据,结合分时电价确定储能系统运行方式。仿真结果验证了本文储能容量优化方法的有效性,即优先考虑利用光伏与风力发电来满足负荷用电需求,结合分时电价,优先选择在0:00—6:00时间段内对蓄电池充电。     

大型并网型风光互补发电系统的协调控制

针对大型并网型风光互补发电系统中,系统最大输出功率大于给定功率时,风力发电子系统和光伏发电子系统功率如何协调的问题,提出了一种功率协调控制方法。在该方法中,采用分级递阶控制结构,上级决策单元为功率协调控制器,下级决策单元为两个子系统。根据系统并网效益和输出功率平滑性构建目标函数,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对风力发电子系统和光伏发电子系统的输出功率进行多目标优化,协调控制子系统的发电功率。仿真结果验证了该功率协调控制方法的有效性。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

含多元储能交直流混合微电网系统控制策略研究

针对分布式发电存在的间歇性和波动性对电网安全运行带来的影响,提出了一种含磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池的多元储能交直流混合微电网系统,并分别制定了不同的充放电优化协调策略,同时满足了功率调节的快速性及储能配置的经济性。在微电网意外失电后,微电网中央控制器执行自动黑启动策略,确保系统失电后的自动重启,保障了重要负荷快速恢复供电。在实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)系统上验证了联络线功率控制策略的正确性及有效性。     

A demand side controller of electrolytic aluminum industrial microgrids considering wind power fluctuations

Direct wind power purchase for large industrial users is a meaningful way to improve wind power consumption and decrease industrial production costs. Short-term wind power fluctuations may lead to large-scale wind power curtailment problems. To promote use of wind energy, a demand side control method is proposed based on output regulator theory for a grid-connected industrial microgrid with electrolytic aluminum loads to continuously track and respond to wind power fluctuations. The control model of the EALs and the dominant frequencies of the wind power fluctuation signals are analyzed and incorporated into the demand side control plant. The feedback control signals with active power deviations on the tie-line are used to design the demand side controller. Simulations are conducted for an actual industrial microgrid to validate the feasibility and effectiveness of the proposed method. The results demonstrate that the proposed controller based on output regulator theory is able to effectively track wind power fluctuations.     

考虑不确定性和含换电站的直流微电网优化研究

为了提高直流微电网的经济效益和缓解电动汽车行驶里程有限、充电时间长所带来的问题,提出了一种含分布式能源和电池交换站的直流微电网孤岛运行优化模型。建立了以直流微电网日运行成本、污染治理成本和电池交换站日运行成本及其约束为目标的经济调度模型,同时考虑了可再生能源如风力发电、光伏发电等存在输出功率不稳定的严重问题,利用鲁棒优化对其不确定性进行建模,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。最后通过算例验证了所提出的优化模型可以降低含电池交换站的孤岛直流微电网的运行成本,提高风力和光伏的利用率。     

能量产消者的分层控制策略研究

随着屋顶光伏、风机等可再生电源的大量普及,未来配电网中将会出现越来越多的能量产消者。为提高对可再生能源的利用率和实现对能量产消者的电能管理,本文提出了一种基于模糊控制理论的能量产消者分层控制策略。具体是将分布式电源出力和负荷功率、储能荷电状态值SOC（state of charge）及实时电价等作为模糊控制的输入量,经模糊推理、解模糊,确定能量产消者的运行模式。通过在Matlab/Simulink中搭建模型进行仿真,验证了该分层控制策略能够实现电能的合理分配以及提高可再生电源的利用率。     

基于统一潮流灵敏度的电-气-热综合能源系统安全控制策略

为提升对太阳能等可再生能源的利用能力,并解决边远地区或小型系统的稳定供电问题,独立光储直流微网的稳定运行控制受到了研究者的关注。针对光储直流微网各元件的底层控制方面,提出了光伏MPPT和CV模式的统一控制方法。为保证光储直流微网在不同光照和储能电量条件下的稳定运行,将光储直流微网的工作模式分为三种,分别对应于光伏和蓄电池的不同元件底层控制方式。对于微网的控制方式,考虑分散控制策略,并在此基础上提出了一种以蓄电池为中心、带单向通信的分布式控制策略,在不同策略下对微网工作模式的切换方式进行了设计。最后,仿真与实验结果表明所提的微网工作模式及其切换方式能够正常工作,所提出的分布式控制策略相比于分散控制策略改善了控制性能,保证了经济性,满足系统可靠性要求。     

微电网储能系统下垂协调控制与母线电压控制策略

针对风光互补微电网内风力发电系统和光伏发电系统运行特性,提出采用蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)与超级电容储能系统(Super Capacitor Energy Storage System,SCESS)下垂协调控制策略基础上对微电网母线电压采用对应的控制策略,进而优化无功功率控制,以此进一步提高对微电网内负荷供电的稳定性。文中对微电网模式切换过程,加以控制策略理论分析,再通过PSCAD/EMTDC仿真软件,验证文中所提出控制策略的有效性及可行性。     

Microgrid dynamic responses enhancement using artificial neural network‐genetic algorithm for photovoltaic system and fuzzy controller for high wind speeds

The microgrid (MG) is described as an electrical network of small modular distributed generation, energy storage devices and controllable loads. In order to maximize the output of solar arrays, maximum power point tracking (MPPT) technique is used by artificial neural network (ANN), and also, control of turbine output power in high wind speeds is proposed using pitch angle control technic by fuzzy logic. To track the maximum power point (MPP) in the photovoltaic (PV), the proposed ANN is trained by the genetic algorithm (GA). In other word, the data are optimized by GA, and then these optimum values are used in ANN. The simulation results show that the ANN‐GA in comparison with the conventional algorithms with high accuracy can track the peak power point under different insolation conditions and meet the load demand with less fluctuation around the MPP; also it can increase convergence speed to achieve MPP. Moreover, pitch angle controller based on fuzzy logic with wind speed and active power as inputs that have faster responses which leads to have flatter power curves enhances the dynamic responses of wind turbine. The models are developed and applied in Matlab/Simulink. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

水风储微电网电源容量的优化配置

由于配电系统线路功率和节点电压的约束,在微电网规划中需要弃风弃水来减少设备容量。文中提出一种高效能的友好并网型水风储微电网优化配置方法。通过量化风电资源和水电资源的最大可发电量,结合所提的微电网运行控制策略及运行约束,建立以微电网投资及运营成本、年弃风弃水电量和电源年发电量为目标函数的多目标优化模型;通过基于精英策略的非支配性排序遗传算法(NSGA-II)求出模型的最优解集,并采用逼近理想解排序方法(TOPSIS)选择满意的配置方案。通过韶关地区某实际配电系统进行多场景仿真验证,结果表明该模型提高了可再生能源利用率,保证了配电系统的电能质量,验证了该配置方法的实用性和经济性。     

非合作博弈模式下新能源微电网多主体成本策略优化模型

根据微电网具有的特点,发电厂商提供可持续稳定的电能,尽可能就近输送,降低网损,提高有功转化,保持电价上的竞争优势以及增加新能源消纳.基于此,分析了参与新能源微电网的各主体之间的利益关系,即微电网发电侧、用户侧和配电网,构建了非合作博弈模式下的成本策略博弈模型,选取某微电网示范地区进行算例分析,结果表明,非合作博弈下的均衡策略可以满足微电网、配电网和用户侧三方收益最大化的需求,同时能够增加新能源消纳减少弃风弃光现象.