孤岛型微电网分布式二次调节策略及通信拓扑优化

由于线路阻抗分布不均,基于下垂控制的孤岛型微电网需要引入二次调节手段以实现电压及功率的优化控制。传统的二次调节常通过微电网中心控制器(MGCC)实现,但由于存在中心节点,系统的可靠性及可扩展性差。本文提出了一种基于对等稀疏网络的分布式二次调节策略,该策略利用离散一致性算法,仅通过与邻居节点间的有限通信实现分布式单元功率均分及系统平均电压的调节。由于控制节点间完全对等,不存在中心控制器,增加了控制的可靠性及灵活性。利用Matlab/Simulink搭建孤岛型微电网,在JADE平台上开发分布式二次调节策略,联合仿真所提策略的有效性,并与已有集中式、自治式策略进行对比。详细分析通信延时对策略的影响,对通信网络拓扑结构进行多目标优化,根据延时的抗干扰能力选择最优拓扑结构。

基于离散傅里叶变换的孤岛型微电网混合储能优化配置

分析了孤岛型微电网中电源负荷不平衡功率的产生,基于离散傅里叶变换,将不平衡功率分解成日分量和小时分量,分别采用压缩空气储能和钠硫电池平衡该分量,为了使得分解后的日分量和小时分量最优,专门研究了不平衡功率离散傅里叶变换分断点的分断原则。在此基础上,综合计入储能投资运行成本、系统缺电损失费用和弃风惩罚费用等,建立孤岛型微电网混合储能优化配置模型。该模型可以实现离散傅里叶变换分断点和混合储能容量的统一优化,且优化过程中实现了压缩空气储能和钠硫电池两种储能容量优化配置的完全分解,简化了模型的求解复杂性。采用实际微电网系统进行了算例分析,验证了所述模型和方法的正确性。

考虑可再生能源出力不确定的孤岛型微电网优化调度

风电与光伏并网显著增加了电力系统运行调度的不确定性,在某一时隙其所能发出的最大功率往往在某一确定值附近按一定的概率分布随机波动,而经过预测所得到的功率与实际功率之间存在预测误差。当风机与光伏实际所能发出的最大功率小于调度方案中安排的功率时,会影响所制定的调度策略,甚至可能会造成运行成本的大幅上升。为了研究可再生能源出力不确定性对微电网调度的影响,该文将微源按照调频特性分成基础负荷功率电源和调频电源两类,提出基于电源分类的两步式优化调度方法,采用蒙特卡洛法,对考虑可再生能源不确定性的成本函数值的期望和方差进行估计,并通过采样得到一定数量的样本,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)找到使得样本成本均值最小的调频电源装机计划以及基础负荷功率电源调度计划。最后利用BP神经网络构建调频电源的调频策略。在大量抽样样本背景下,通过算例分析验证所提的两步式调度方法的合理性和有效性。

基于一致性算法的孤岛型微电网群实时协同功率分配

孤岛型微电网通过互联构成微电网群,将有利于提高其整体的经济性与供电可靠性。由于缺乏主网支撑,孤岛型微电网群对功率的实时平衡要求较高。文中针对孤岛型微电网群的实时功率分配问题,运用多智能体一致性理论提出孤岛型微电网群实时协同功率分配的框架。在此基础上对微电网调节成本进行建模,以各微电网的调节成本作为一致性状态变量设计一致性功率分配算法,使得各微电网共同承担微电网群系统的功率不平衡量,从而达到降低调节成本的目的。算例仿真表明,一致性功率分配算法可有效解决孤岛型微电网群的实时功率分配问题。

需求侧管理参与的孤岛型微电网多目标优化调度

分析了MG中分布式电源的功率特性和需求侧响应的基本理论与相关政策,并建立了DG的数学模型和基于负荷分类的DR模型;综合考虑微源的出力成本、需求侧管理成本和环境治理费用,建立了考虑需求侧管理的多目标微电网优化调度模型,引入不同的孤岛微电网运行评价指标评价DR对微电网经济性、环保性以及可靠性的影响,并选择不同的场景分析验证。采用改进粒子群算法优化外点法对规划问题进行求解,在将约束条件纳入目标函数的同时,尽可能避免求解规划时陷入局部极值的问题。算例分析表明,通过考虑需求侧管理,可以增加可再生能源的消纳,减轻负荷高峰时段的供电压力,缓解孤岛系统供电不足的问题,并有效提高微电网的整体效益。

孤岛型微电网中改进下垂控制策略

孤岛型微电网中,由于线路阻抗差异等因素,应用传统下垂控制会导致无功功率不能按下垂系数合理分配。本文提出一种改进下垂控制策略,中央控制器根据总负荷容量和各逆变器容量计算给定功率,然后发送到各逆变器进行本地控制,逆变器根据给定无功功率调整虚拟阻抗值,以补偿线路阻抗差异引起的电压降落差,从而实现无功功率均分。以Matlab/Simulink为仿真平台,建立孤岛型微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性,可为微电网实际运行控制提供参考。

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

计及灵活性的孤岛型微电网多目标日前优化调度方法

在孤岛型微电网中,风光等可再生能源具有间歇性和波动性,制定合理的日前调度计划可提高系统应对不确定性的能力。为此,基于日前调度计划,考虑经济性、灵活性和需求响应,提出灵活性不足率指标,通过平移负荷保证各时段具有较充足的灵活性裕度。以灵活性不足率最低和运行费用最优为目标,建立孤岛型微电网日前优化调度模型。应用多目标粒子群优化算法求解,得到日前调度计划的Pareto最优解集。以某孤岛型微电网为例的仿真结果表明,采用所提方法制定日前调度计划,可提高系统应对不确定性的能力,减小经济损失。

考虑风光出力相关性与条件风险价值的孤岛型微电网经济调度

风光出力的不确定性严重影响着由分布式资源集成的孤岛型微电网调度的经济性。为此,提出了计及风光出力相关性与条件风险价值(CVaR)的经济调度模型。基于CVaR理论对风光出力不确定性造成的风险损失进行刻画,构建风险损失评估模型。运用Frank-Copula函数描述风光出力的相关性,通过蒙特卡洛方法随机生成风光出力场景,并采用K-means聚类方法进行场景削减。引入碳交易机制,以最小化计及CVaR的运行成本为目标对孤岛型微电网进行调度优化。基于某孤岛型微电网数据进行算例仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性。

基于切换通信网络下孤岛型微电网二次控制策略

孤岛型微电网的内部电力单元通过无线网络进行通信,无线通信网络易受扰动并且存在链路失效问题,导致通信拓扑不断变化,使得电力单元控制信号更新失败。为了消除下垂控制导致的电压与频率偏差,针对存在通信网络切换的孤岛电网,提出在切换拓扑下孤岛型微电网的分布式二次控制策略。该策略是在下垂控制的基础上增加切换拓扑的情况以实现二次调节,并且形式简单,可用构造简单的硬件来实现。在提出的二次控制作用下可以使频率和电压以指数的速度收敛至期望值,保证了有功功率分配性能。利用Matlab/Simulink仿真验证了该二次控制策略的有效性和可行性。

基于序贯蒙特卡洛模拟法的孤岛微电网可靠性评估

为评估孤岛型微电网的可靠性以及分析储能装置对系统可靠性的影响,提出基于序贯蒙特卡洛模拟法的孤岛微电网可靠性评估方案。首先,以孤岛型风柴储混合微电网系统作为研究对象,搭建分布式电源等关键设备的出力模型;其次,制定可靠性评估指标体系、不同的储能运行策略及负荷削减策略,在此基础上提出基于序贯蒙特卡洛模拟法的孤岛风柴储微电网可靠性评估算法;最后,通过对改进的RBTS Bus 6 F4孤岛系统进行仿真,量化分析了储能装置的运行策略、储能容量、容量配置对系统可靠性水平的影响。结果表明:合理的储能策略、适当增大储能容量以及适宜的储能系统配置方案等均可提高系统可靠性。

改进VSG和下垂控制双驱动的孤岛微电网稳定运行控制策略

针对孤岛微电网频率和电压在传统控制方式下难以保持稳定的问题,提出一种改进虚拟同步发电机和下垂控制双驱动的稳定运行控制策略。首先,在传统下垂控制中引入耦合补偿和虚拟阻抗,提出一种改进下垂控制策略;将辅助惯性加入虚拟同步发电机调速单元中提供惯性响应,并结合有功功率频率环路附加功率提出一种改进虚拟同步发电机控制方法;然后,基于电压同步控制器和双环控制器提出两种改进控制方法优势互补的暂态稳定性综合控制策略;最后,通过仿真和实验分析结果验证了本文所提控制方法和切换策略在负荷大扰动情况下的有效性,为后续微电网稳定运行控制提供借鉴。

计及风电出力不确定性的海上孤岛微电网动态激励优化调度

在高比例可再生能源的海上孤岛型微电网中,风电预测出力与实际出力的误差会影响日前调度计划,导致运行成本上升,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种基于条件风险价值的孤岛型微电网动态激励调度策略。首先,利用三阶混合高斯分布描述预测误差得到样本群。其次,针对不同类型用户建立差异化需求响应策略并设立用户舒适度指标。然后,基于预测误差样本群,利用条件风险价值方法,综合考虑经济性、安全性以及用户舒适度确定各类型用户的动态激励,建立孤岛型微电网日前优化调度模型。最后,在风电–负荷时序场景下验证所提策略的有效性与普适性。

基于期望场景集性能的微电网鲁棒经济调度

针对孤岛型微电网受可再生能源和负荷不确定性影响的特点,提出了基于梯次偏离不确定集的孤岛型微电网鲁棒经济调度算法。根据微电网的结构特点进行建模,利用微电网的不确定集生成梯次偏离的不确定集。在日前计划阶段,以所有场景可行,期望场景集内性能最优优化出微电网的各设备出力,得到日前计划方案。日内调度阶段,保持日前计划调度阶段优选出的储能系统出力,利用新能源以及负荷的实时数据,对微型燃气轮机、新能源弃风弃光、可平移负荷功率的日前阶段优化解进行二次优化调整,提高微电网运行的经济性。结果表明:该方法取得了更优异的控制性能,提高微电网调度的经济性。最终,通过仿真案例验证了该方法的有效性。

具有低开关频率特性的指定谐波抑制预测控制方法研究

为了避免器输出波形中低次谐波对孤岛型微电网的电压质量产生严重影响,需尽可能减少其谐波失真含量。同时,为提高逆变效率,还需降低开关损耗,令逆变器保持在低开关频率的工况下。模型预测控制相较于脉宽调制策略的灵活性更高,动态性能更好,常与其他优化算法结合,以获得所需控制效果。因此,该文提出一种具有低开关频率特性的预测控制指定谐波抑制开关策略,采用该策略可以减少输出电压信号低次谐波含量,有效抑制谐波畸变,同时可以有效降低系统的开关频率。针对未来时刻电压状态谐波提取相互独立的特点,将并行计算方法的思想引入预测控制中,提高系统的在线实时性。在两电平逆变器实验平台上进行测试,验证了该方法的正确性以及控制策略的有效性。相比指定谐波消除脉宽调制策略,所提方法能在线实时生成稳定的逆变器开关序列,证明了该控制策略不仅能在低开关频率工况下有效抑制低次谐波,而且具有良好的动态性能。

考虑综合评估的孤立微网优化调度

针对微网孤岛运行模式下的优化调度,从经济性和可靠性2方面考虑,提出在传统微网经济调度模型中加入综合评估模型,得到不同侧重目标下的最优调度方案。首先,在热电联产的微网结构上,建立了包含运行成本最低和负荷缺电率最低为目标函数的微电网优化调度模型;其次,考虑到不同目标之间存在的矛盾,应用多目标粒子群算法结合调度策略,在MATLAB环境下对所建立的优化调度模型进行求解,得到一系列Pareto最优解;最后,通过利用基于层次分析法的综合评估模型对Pareto解集进行评价,再结合实时需求分析,为决策者提供最优调度方案。算例通过对某孤岛型微电网进行分析,验证了模型的可行性和实用性。