计及氢能多元利用特性的电氢耦合系统容量优化配置方法

氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。

基于CEEMDAN-GSA-LSTM和SVR的光伏功率短期区间预测

针对光伏输出功率存在间歇性和波动性的问题,提出一种光伏功率短期区间预测模型.首先,该模型采用自适应噪声完备集合经验模态分解将历史光伏出力数据分解为不同的分量并按照其与赤纬角、时角等时序特征量的相关性定义为时序分量和随机分量.其次,分别使用经过引力搜索算法优化的长短期记忆神经网络和支持向量回归模型对时序分量和随机分量进行预测.再次,叠加时序分量和随机分量的预测结果得到点预测结果.然后,对误差进行Johnson变换及正态分布建模后得到光伏功率区间预测结果.最后,利用算例验证该模型的有效性.结果表明:在不同天气情况下,上述模型比现有预测模型精度更高,具有较好的鲁棒性,能够基于预测值提供较为精准的置信区间.

基于虚拟惯性控制的光伏直流微电网稳定性分析

在“双碳”目标下,直流微电网呈现低惯性特性,这对系统稳定运行造成不利影响。建立基于母线节点导纳网络的负反馈模型,利用其等效开环函数对系统稳定性进行分析。针对系统稳定裕度不足,提出将虚拟惯性控制引入光伏单元,实现光照变化较大情况下的母线电压平滑输出。理论分析与实验结果表明,所提控制方法在保证光伏利用率的基础上,对母线电压波动的抑制效果明显。

基于融合健康因子和集成极限学习机的锂离子电池SOH在线估计

锂离子电池健康状态(SOH)的在线估计对电池管理系统的安全稳定运行至关重要.为克服传统基于数据驱动的锂离子电池SOH估计方法训练时间长、计算量大、调试过程复杂的问题,提出一种基于融合健康因子和集成极限学习机的锂离子电池SOH估计方法.该方法通过dQ/dV和dT/dV曲线分析,筛选出与电池SOH相关性较高的数据区间进行多维健康特征提取,并对其进行主成分分析降维处理得到间接健康因子;利用极限学习机的随机学习算法建立间接健康因子和SOH之间的非线性映射关系.在此基础上,针对单一模型输出不稳定的特点,提出一种集成极限学习机模型,通过对估计结果设置可信度评价规则剔除单一极限学习机不可靠的输出,从而提高锂离子电池SOH的估计精度.使用NASA和牛津大学的锂离子电池老化数据集对该方法进行验证,结果表明该方法的平均绝对百分比误差小于1%,具有较高的准确性和可靠性.

基于RBF的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数,但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点,不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题,提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数,设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略,实现了参数之间的解耦,使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型,确定了参数的具体取值范围。最后,在仿真平台上搭建VSG系统,分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

基于ISSA的孤岛型微电网多目标优化调度研究

针对含光伏电池、风机、柴油发电机、微型燃气轮机、蓄电池的孤岛微电网经济性、稳定性、环保性协同优化问题,提出一种改进麻雀算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)的孤岛微电网多目标调度模型。首先,构建孤岛微电网系统模型和系统约束条件;其次,将微电网运行成本和污染治理费用设为目标函数;同时,改进算法将动态发现者与自适应螺旋因子相结合,提高了原算法的寻优精度和收敛速度。算例结果验证了该孤岛微电网模型的可行性及改进算法的优越性、适用性。

固体氧化物燃料电池的模型预测VSG调频控制策略

新型电力系统由于包含了大量新能源和电力电子设备,导致系统缺乏惯量支撑从而影响其频率动态特性。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种清洁高效稳定的电源,可为系统提供一定的惯量支撑。为了提高系统频率动态特性,提出一种SOFC转动惯量自适应模型预测虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。首先,根据同步发电机转子运动方程明确其调频机理。其次,分析频率变化率与转动惯量之间的关系从而确定合适的转动惯量自适应策略。然后,加入模型预测滚动优化,对VSG的输入有功功率进行补偿,并将修正后的有功功率前馈给SOFC,使其可以快速响应负载变化。最后,通过仿真和实验验证了所提方法对系统频率调节的有效性。

基于优化变分模态分解的光伏功率超短期区间预测方法

针对城市分布式光伏电站在进行超短期功率预测时所需气象资料难以获取,在转折天气下光伏出力不确定性增加的问题,提出一种光伏功率超短期区间预测模型。首先该模型采用麻雀算法优化变分模态分解(VMD),在不同天气下将历史光伏出力分解成多个时序特征强的子模态;其次,通过长短期记忆神经网络LSTM对各子模态分别预测;再次,将各子模态的点预测结果叠加;算例验证结果表明:在各类天气条件下,所提模型相比于单纯使用气象因子的预测方法,具有更高的预测准确度和更强的适应性,同时也能在点预测的基础上提供较为准确的置信区间。

基于虚拟功角功率控制的VSG增强功率解耦策略

虚拟同步机可提升“双高”电力系统惯性,但其存在的固有功率强耦合会产生功率稳态误差,严重限制变流器功率传输能力,甚至导致系统失稳。为此,该文详细分析VSG功率耦合机理,指出线路阻感比R/X与功角θ是影响功率耦合两大因素,并评估其引起的功率耦合对稳定性影响。然后在虚拟电感控制基础上考虑R/X和θ,提出一种基于虚拟功角的功率控制策略,使用理论公式计算虚拟功角值改进功率环控制,增强了大范围功角情况下功率解耦效果,抑制了无功功率波动,并用幅相运动方程判据评估该系统稳定性。最后,通过理论分析和实验结果验证所提解耦控制策略的有效性。

弱电网下单相并网逆变器频率耦合消除与稳定性增强方法

在新能源渗透率较高的弱电网下,单相并网逆变器中锁相环节的不对称控制易引发频率耦合现象,影响并网系统稳定性。针对此问题,提出一种基于增强型二阶广义积分器的对称控制结构。构建考虑频率耦合效应的单相并网逆变器多频导纳模型,通过在电流环中引入d轴电压扰动消除耦合导纳并简化导纳模型。在正交信号发生环节采用增强型二阶广义积分器,进一步提高并网逆变器在弱电网下的鲁棒性。通过RT-LAB硬件在环实验验证理论分析的正确性。

考虑送端影响的海上风电经柔直并网系统电压支撑强度量化分析

为弥补当前海上风电经柔直并网系统电压支撑强度评价指标的受端电压支撑因素考虑不足和忽略送端对受端影响等问题,提出考虑送端影响的海上风电经柔直馈入短路比。首先,分析海上风电经柔直并网系统结构与控制方式,明晰柔性直流输电系统中送端大容量海上风电有功出力对受端交流电网的电压稳定影响;其次,提出受端交流电网影响因子,将受端电网中各有功、无功源对并网点电压的影响进行等效量化;然后基于影响因子,提出海上风电经柔直馈入短路比,不仅能反映送端对受端的影响,还兼顾换流站对并网点电压的支撑作用,使指标具有较高适用性;最后,通过实际电网仿真验证了所提指标的有效性,并获得临界短路比以完善电压支撑强度评价指标,研究结论可用于海上风电经柔直并网系统的规划和运行。

NPC型直挂储能变流器桥臂断路故障下低电压穿越的容错控制

NPC型直挂储能变流器长期运行可能发生桥臂断路故障造成设备停运以及影响低电压故障穿越,基于故障相与直流母线中点直连构成虚拟桥臂重构容错故障拓扑,提出了基于模型预测控制的桥臂容错低电压穿越控制策略。考虑重构后的容错拓扑结构降低了直流侧电压的利用率,研究分析了该容错结构进行低压穿越的最大输出电流整定方法。由于低电压穿越过程中电压跌落后的容错拓扑输出特性发生改变,对储能直挂容错结构的输出电流、电压进行模型预测矢量分析,推导出电压跌落与最大输出电流的关系式。在重构的空间电压矢量内选择能够支撑低电压穿越的矢量状态,控制储能变流器按照低电压穿越技术规范进行有功无功功率分配,支撑电网电压。仿真结果验证了所提出的控制策略保证容错拓扑结构可以在桥臂故障期间运行的有效性以及低电压穿越过程中提供无功功率支撑的可靠性。

基于光储虚拟同步机的模型预测双环协同优化控制策略

随着新能源和电力电子设备的渗透率不断提高,引起新型电力系统惯量不足和稳定性下降等问题。以光储一体机并网系统为例,提出一种基于虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)的模型预测双环协同优化控制(model prediction double-loop co-optimisation, MPDC)策略。在功率外环方面,根据同步发电机转子频率特性,采用模型预测控制对不同阶段的VSG参考功率进行修正。在内环方面,选取有限集三矢量模型预测电流控制(finite control set-three vector-model predictive current control, FCS-TV-MPCC)实现准确跟踪外环输出参考电压。仿真与实验结果表明,所提控制策略能提高频率跟踪精度,且与传统控制方法相比,在负载发生突变情况下可减小系统频率超调,同时降低频率变化率,从而改善有功调频特性。

并网变换器虚拟同步无模型参数鲁棒增强控制策略

随着新型电力系统的发展,并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低,当并网参数失配时,输出电流纹波增大,同步机功率支撑下降。针对此问题,提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先,该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后,采用Lagrange插值法求解模型中K参数,通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法,实现了惯量动态需求响应。最后,经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量,实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明,所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定,频率波动时虚拟惯量能够动态响应,具有良好的稳态和动态响应性能。

多电压等级直流微电网小扰动稳定性分析

随着分布式新能源以及直流负荷占比的快速增长,直流微电网呈现出多母线、多电压等级、多变换器的特点,采用传统单电压等级稳定性方法分析此类系统存在局限性。针对多电压等级直流微电网(MVLDCM),建立系统阻抗网络模型,利用等效开环传递函数分析闭环系统稳定性,分析了负载变化与光照强度对系统稳定性的影响。首先,将变换器重新分类建模,并建立系统阻抗网络模型,然后,根据阻抗网络模型推导出系统等效开环传递函数,并引入广义奈奎斯特准则判断系统稳定性。最后,通过RT-LAB硬件在环实验分析,验证了理论分析与稳定性分析方法的正确性。

具有惯性支撑的直流微电网均流控制策略

直流微电网系统通常采用传统下垂控制实现负荷均匀分配,但线路阻抗影响负荷分配精度。基于变换器输出纹波频率特性的阻抗检测方法,设计了一种改进的非线性下垂控制(INDC),可实时跟踪变换器输出电流动态变化,有效改善负荷分配精度。但在负载突变时抑制母线电压波动能力不足,进一步在控制中增设虚拟直流电机(VDCM)控制,为变换器提供额外虚拟惯量和阻尼,有效抑制了直流母线电压的波动。理论分析与实验结果表明,与传统下垂控制相比,所提控制策略可以有效解决线路阻抗引起的负荷分配精度,同时在负载功率突变时,能更好地抑制直流母线电压波动。

海上风电变流器故障容错低电压穿越控制

高盐雾环境下运行的海上风电变流器易发生桥臂开路故障,导致系统电压跌落时的无功电压支撑能力减弱。针对该问题,提出一种考虑变流器容错的低电压穿越模型预测控制策略。首先,基于变流器容错拓扑输出特性,阐述了变流器在容错运行下的低电压穿越机理以及分析不同工况下变流器电压矢量的可控区域,确定了变流器桥臂开路故障下低电压穿越的无功支撑需求和边界范围;其次,采用功率模型预测控制实现了在不同电压跌落程度下低电压穿越的无功支撑;最后,通过实验验证了该故障容错无功支撑机理的有效性与所提控制策略的可行性。

混合型五电平变流器中点电位平衡控制策略

有源中点箝位五电平变流器(5L-ANPC)由于其具有的固有特点,可实现混合型5L-ANPC拓扑结构,因此可利用GaN与Si器件的特性。针对其中点电位需进行主动调节的问题,提出一种基于PI的混合中点电位闭环控制方法,所提算法通过PI调节实现直流侧支撑电容电压动态稳定。最后通过一个2 kW单相变流器验证了中点电位平衡控制策略的有效性,建立了混合型5L-ANPC的损耗模型,同时对混合型拓扑的效率进行了分析。

单相LCL并网逆变器控制策略综述

LCL滤波器由于具有滤波特性好、体积小的优势,被越来越广泛地的应用于单相并网逆变器中,但由于其电容支路极易产生谐振,对控制电路设计提出了很大的挑战。从控制目标来分,单相LCL并网逆变器主要包含以下两类策略:电流控制型和电压控制型。目前,大多数研究主要围绕单相锁相环及如何改善电流控制效果在进行。而本文主要针对控制目标的特性,围绕不同控制策略的优缺点进行了全方位的说明和归纳比较,并得出相应结论。

一种新型交错式反激变换器分析与设计

提出了一种新型交错式反激变换器拓扑。利用变压器漏感与开关管并联电容、钳位电容间的谐振,实现了开关管的零电压导通(ZVS),并消除了开关管关断时所产生的电压尖峰,减小了电压应力。该变换器具有拓扑简单、实现软开关动作、输出电流纹波小以及控制简单等优点。详细分析了该变换器的稳态工作原理以及实现软开关的条件,并通过仿真和实验对上述分析进行了验证。