双级式光伏发电主动参与电网频率调节

为解决大规模光伏发电并网带来系统调频能力不足的问题,提出了双级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改Boost变换器或网侧逆变器原有的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。并分析虚拟惯性时间常数、锁相环控制带宽对虚拟惯量控制的影响。基于光伏发电的有功功率-相位运动模型、同步发电机组的频率响应模型来分析光伏发电的虚拟惯量特性及其对系统频率动态特性的影响。仿真结果表明:Boost变换器和网侧逆变器均可按照设定的下垂曲线来控制光伏阵列增发或减少一定量的有功功率,抑制电网频率跌落或升高;虚拟惯性时间常数越大或锁相环控制带宽越小,光伏发电的虚拟惯量越大,频率动态过程中可提供支撑的功率越多。     

含虚拟同步发电机的光/柴/储独立微网控制策略

为实现独立微网的长期稳定运行,提出了一种含虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的光/柴/储微网控制策略。在光伏电源侧配置储能组成光储发电系统,利用VSG技术控制逆变器将其虚拟为同步发电机,通过设计能量管理,将光伏瞬时出力和储能荷电状态反馈到VSG控制中,实时调整光储系统的有功和频率输出。柴油发电机与光储系统采用对等控制,共同参与微网的一次调频,维持微网有功平衡,同时由柴油发电机承担二次调频任务。最终实现了光伏电能的最大输出和储能设备荷电状态的控制,保证了独立微网的灵活控制和经济稳定运行。最后,通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提策略进行了仿真验证。     

基于集群划分的含分布式光伏配电网有功-无功多目标优化

随着高比例分布式光伏并网,配电网潮流随光伏出力波动,系统有功-无功优化面临新的挑战。建立了配电网网损最小、光伏消纳量最大和电压偏移最小的多目标优化模型,通过调节光伏逆变器出力和无功补偿设备的投切,实现配电网网损最小、光伏消纳率最大和电压偏移最小的目标。建立了基于电气距离和区域电压调节能力的集群性能指标计算方法,并基于指标计算结果将配电网划分为多个子集群,利用NSGAIII算法对子集群进行有功-无功优化。最后以一条实际10 kV配电线路和IEEE123系统为算例仿真验证,计算结果表明经划分后对子集群进行有功-无功优化相比于全局优化可以提高光伏消纳率、减少系统网损和减少节点电压偏移。验证集群划分方法和有功-无功优化模型的有效性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

直流微网低电压穿越控制策略研究

针对直流微网低电压穿越问题,基于光伏直流微网在综合考虑低电压穿越控制要求以及故障期间光伏出力、负荷随机波动性大对系统运行造成影响的基础上,分析了系统在不同运行工况下的能量流动特性,提出一种光储荷协调控制以及有功无功协调控制的系统整体控制方法。在低电压期间,通过光储荷协调配合控制稳定直流母线电压,同时平衡系统能量;网侧变流器根据电网电压幅值,实现有功无功协调限流控制,提供无功功率支撑网侧电压恢复,同时避免网侧变流器输出过流。最后,在Matlab/Simulink平台搭建仿真实例,仿真结果表明所提控制策略能够实现系统能量最优利用,满足系统低电压穿越要求,保障系统可靠运营,从而验证了该LVRT控制方案的有效性。     

光伏-储能联合微网系统工程方案设计

提出分布式发电光伏-储能联合微网系统总体设计方案,进行了并网光伏发电系统、储能系统和微网控制管理系统设计。重点介绍了光伏电池阵列、并网逆变器、储能装置充放电系统、储能系统容量规划、微网电网结构、光储联合微网系统整合运行等设计内容。本工程将建设一个分布式光伏电源、储能系统友好接入电网,实现微电网双向潮流环境下控制保护协调工作的系统。     

光伏-储能联合微网系统工程方案设计

提出分布式发电光伏-储能联合微网系统总体设计方案,进行了并网光伏发电系统、储能系统和微网控制管理系统设计.重点介绍了光伏电池阵列、并网逆变器、储能装置充放电系统、储能系统容量规划、微网电网结构、光储联合微网系统整合运行等设计内容.本工程将建设一个分布式光伏电源、储能系统友好接入电网,实现微电网双向潮流环境下控制保护协调工作的系统.     

微网中储能系统功率控制策略及其动模实验*

微网系统大功率电力负荷的投切会导致电网电压和频率波动。针对此问题,分析了微网系统的电网特性,提出一种微网中储能系统功率控制策略。该策略利用微网频率和电压的下垂特性,通过有功无功输出功率调节得以实现。利用动模实验室模拟微网环境进行了微网系统运行实验,验证了所提出功率控制策略在平抑电网电压和频率波动方面有良好的效果。     

光伏发电系统自动监测与控制

对并网光伏发电系统的自动监测和控制进行了设计和研究。并网光伏发电系统中太阳电池阵列产生的直流电通过光伏并网逆变器转换为与大电网相同相位与频率的220 V或380 V正弦交流电,然后并入大电网。分布式光伏发电系统组成的微网和大电网双向交换,通过大电网调节并网光伏发电系统不足和多余的电力,使系统可靠地输出稳定、波形良好的正弦交流电。     

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。     

微电网二次频率/电压控制器的反馈线性化设计及分布式实现

针对以微型同步发电机组为二次控制主体的微电网,提出了一种在孤岛运行模式下的二次频率/电压分布式控制策略。首先,利用反馈线性化方法,设计了一种适用于微型同步发电机的二次频率/电压控制器,可消除由于微型同步发电机组一次控制导致的系统频率与电压偏差。其次,基于多代理系统理论,提出了一种分布式控制策略。所提出的频率/电压控制器只需要交换在通信有向图上的邻居节点频率/电压信息,不依赖中央控制器和复杂通信网络,提高了微电网的可靠性,同时可实现微型同步发电机有功出力按额定比分配。最后,在某一实际的微电网上验证了提出的二次控制策略的有效性。     

考虑储能和需求侧响应的微网光伏消纳能力研究

在光伏发电迅速发展的情况下,分布式光伏的消纳成为人们关注的热点。构建了含有分布式光伏、储能系统以及需求侧响应的光伏微网系统。以光伏发电消纳量最大为首要目标,同时考虑微网系统的用电成本,并加入功率平衡、微网可靠性、储能系统功率上下限、需求侧响应以及光伏出力界限等约束条件。为了对比分析储能和需求侧响应对微网光伏消纳的影响,设立不考虑储能系统和需求侧响应、只考虑储能系统、只考虑需求侧响应、同时考虑储能系统和需求侧响应4种情景,使用改进帝国竞争算法解决约束条件较多的问题。通过对比发现,借助储能系统和需求侧响应能够有效地提高微网中分布式光伏的消纳率,同时也保证了微网用电的经济性。     

基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电机研究

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,其在孤网模式下运行时,主控微源对电压和频率的控制能力对于微电网的稳定至关重要。受电力电子器件固有特点的影响,微网孤网运行的稳定性较差。为实现主控微源对交流微网的调节作用,提高交流微电网孤网运行稳定性,在DIg SILENT中搭建了光储系统作为主电源的交流微电网。然后依据虚拟同步发电控制技术和非线性鲁棒控制技术对逆变器设计了虚拟同步发电控制器,在功频控制器中引入扩张状态观测器和终端滑模控制来改善控制性能。通过仿真分析,虚拟同步发电控制在负荷波动和光伏出力波动时能有效调节微网的电压和频率。通过与一般的控制器仿真结果进行对比,基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电控制不仅能实现微网调频调压功能,还能有效提高暂态频率稳定性,增大交流微网惯性。     

一种基于虚拟同步发电机的多逆变器微电网频率无差调节策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)在增强微网稳定性的同时,能克服微网中电力电子装置并网给电网带来的冲击,受到了广泛关注。现有的VSG中的有功频率控制,在微网离网运行时,将存在频率偏移,这将会影响到微网中频率敏感负荷的稳定运行。因此提出了一种VSG的频率无差调节方法,将VSG所产生的频率偏差量叠加到VSG的有功频率控制环中,消除了微网的频率偏移。针对含多个VSG并联运行的微网,各VSG不需要通信,独立参与微网频率无差调节。同时,还能根据VSG额定容量自主分配负荷功率,提高了微电网经济运行的能力。最后搭建三台VSG并联仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

含高渗透率光伏发电并网型微网中的电动汽车优化调度方法

针对含高渗透率光伏发电的并网型微网,研究了电动汽车与大规模光伏发电协同增效利用的方法,提出一种以提升光伏发电利用率为目的的电动汽车优化调度模型。为避免依托于中央能量管理系统的集中优化,发展了关联电动汽车交互功率与系统负荷信息、光伏出力信息的虚拟费用理论,在此基础上构造了电动汽车集群的非合作充放电博弈模型,并推导出博弈模型纳什均衡与集中式优化模型最优解的一致性,从而以分散自治的方式规避了集中式优化的弊端。在某办公楼区域光储微网的算例分析中,以光伏发电利用率、等年值成本为微网运行性能评价指标,验证了所述电动汽车优化调度方法的合理性、有效性。     

复杂拓扑结构光储型微电网黑启动策略

随着微电网大力发展,逐渐形成了结构及控制模式更加复杂的微电网。针对较具推广价值的光储型微电网,研究安全有效的黑启动方案对提高其供电可靠性具有重要意义。在分析具有复杂拓扑的光储型微电网及控制系统的基础上,提出一种基于分层控制的光储型微电网黑启动策略。综合考虑多个储能系统当前状态以选定黑启动主电源,结合光伏发电系统多种运行状态,以网架串行恢复形式进行分层分级黑启动。经仿真验证,所提方法可安全有效地完成复杂拓扑结构的光储型微电网黑启动,为相应实际微网工程黑启动方式提供一定的借鉴意义。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。