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。     

应用于光伏微网的一种虚拟同步发电机结构及其动态性能分析

可再生能源、分布式发电和微电网技术长期以来受到广泛关注,传统的并网逆变器控制策略没有考虑其惯性缺失导致频率变化率过快的问题,因而采用虚拟同步发电机策略模拟同步机特性,提升新能源并网发电的备用旋转惯量。对于光伏微电网,当前大多数的虚拟同步机方案将光-储结合结构作为直流侧,其性能的实现仅需要控制逆变器模拟同步机特性即可。该方案控制策略简单,但具有硬件结构复杂、不灵活的缺陷。文章介绍了一种光伏微电网中的虚拟同步发电机结构的应用以及相应控制策略,并研究其动态性能,该结构灵活可靠、易于扩展。仿真和实验证明了该结构及相应的控制策略能在光伏功率波动和负载变化时稳定母线频率,提升微电网的动态性能。     

离网情况下微电网频率控制策略

微电网源荷功率不平衡将导致微电网频率波动。为维持离网情况下微电网频率稳定,充分利用各微电源的发电优势,本文针对商业应用价值较高的光储型微电网,提出了一种基于分层控制思路的离网情况下微电网频率控制算法。根据频率动态特性将系统频率分为4个区域,针对不同频率区域通过储能或光伏发电系统的主动调节作用、低频减载和高频切机等控制措施实现频率的稳定控制。经实例验证,所提策略可对微电网中多类型微电源进行协调控制,以满足微电网功率平衡要求,维持系统频率稳定。     

考虑储能充放电功率限制的并网光储虚拟同步机控制

光储虚拟同步机正常工作时,其输出功率跟踪指令值,光伏进行最大功率跟踪,通过储能消除光伏出力与虚拟同步机功率指令之间的偏差,抑制逆变器输出功率波动。而光伏具有波动性与不确定性,光伏功率波动超出储能调节能力时,会使直流母线电压出现较大偏移,影响虚拟同步机运行的稳定性。针对上述问题,提出了考虑储能充放电功率限制的并网光储虚拟同步机控制方法。根据储能荷电状态,对逆变器、光伏和储能进行协调控制。在储能充放电功率达到上限时,抑制并消除了直流母线电压偏移。在充分利用储能调节能力支撑虚拟同步机功率跟踪需求的同时,避免了储能的过放和过充,实现了光储虚拟同步机系统的安全稳定运行。PSCAD/EMTDC中的仿真和半实物仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

光储联合发电系统中混合储能的功率协调控制

针对光储联合发电系统中的混合储能,基于频率协调,给出了一种电池和超级电容的功率分配控制方法,记及储能的荷电状态(State of Charge,SOC),提出了多储能单元的出力分摊方法。基于频率协调控制,利用电池和超级电容平抑光伏出力的中频和高频分量,控制光储联合系统输出功率的带宽,降低光伏对电网的冲击。基于SOC的功率协调控制,分配光储联合发电系统中多个储能单元,按照其可用容量合理分担出力。使光储联合发电系统工作于电网调度模式和光伏平抑模式,利用PSCAD/EMTDC验证了所提协调控制方法的有效性和可行性。     

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。     

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。     

光储发电系统的虚拟轴系耦合与同步控制

储能装置可利用虚拟惯量控制技术为系统提供动态稳定支撑，但其与同步发电机组间的耦合关系仍需讨论。为了提高暂态能量传递效率，改善其同步并网友好性，首先建立光储发电系统的VSG模型，分析静止储能与旋转动能间的能量转化关系，阐述混合储能的虚拟惯量定义。其次，通过分析虚拟同步控制下的光储发电系统的功率传递，建立其与同步机间的虚拟轴系耦合关系，并利用哈密顿能量函数，获得提升光储发电系统暂态能量传递效率的必要条件，进而改进VSG控制策略。最后，搭建含光伏高渗透区域电网仿真系统进行验证。结果表明：所提控制同时具备频率支撑和抑制功率振荡功能，可显著提升光储系统的并网友好性。     

基于增强学习算法的微电网智能频率协调控制策略

随着清洁能源发电比例的增加，为了减轻微电网发电的随机性以及不确定性带来的影响，提高供电可靠性，对于微电网进行频率控制显得尤为重要。由于储能系统可以灵活存储或释放电能，利用增强学习算法的智能控制策略，调整光伏发电接入微电网时的微型燃气轮机以及储能系统的功率输出，从而抑制微电网频率波动。分析了微电网中各个部分的传递函数，推导了各部分的功率输出关系，开发了一类基于增强学习算法的控制器用于微电网的频率控制，仿真结果验证了该智能控制策略的可行性，可有效抑制微电网由于光伏发电不确定性引起的频率波动。     

微电网中光伏-储能协调控制策略的研究

针对水光储柴（光伏、储能、水电和柴油发电）混合型微电网的运行需求,分析光储在该混合微电网中稳态时的特性,提出了稳态控制策略。搭建水光储柴混合微电网模型,对提所出的光储协调控制策略进行实时数字仿真和现场实验,验证了微电网中控制策略的可行性和可靠性。