含风光出力随机性的独立微电网二次频率控制

针对风、光发电随机性的问题,提出一种考虑新能源减载参与二次调频的模型预测控制方法。建立包含随机功率扰动的扩展状态矩阵,采用卡尔曼滤波估算随机未知扰动;依据风、光最大可用功率,建立实时变约束,避免机组功率越限;设置合理的权重系数,优先风、光发电出力参与二次调频;通过求解变约束二次规划问题,获得各个机组的优化调频功率。最后,建立含多个光伏、风电的微电网模型,在不同场景下与常规二次调频方法进行对比仿真。仿真结果表明,所提方法能提高系统频率恢复速度,减小系统频率波动,尤其在风、光发电剧烈波动场景下。

岛礁风光柴储多能源独立微电网建模分析

岛礁多能源独立微电网是解决远海岛礁供电难题,确保岛上军民用电稳定及提高岛礁自然资源利用率的关键技术。传统岛礁独立微电网建模电源种类不够完备,交流母线应用较少。为此,建立了风、光、柴、储4种电源数学模型,在电力电子变换器中使用了基于扰动观察法的Boost升压电路与基于电网电压定向的矢量控制方式。系统模型中风、光、柴、储4种电源汇入交流母线,整体功率、电压趋于稳态。仿真结果表明:所构建的岛礁多能源独立微电网模型较为科学合理,可为开展岛礁多能源微电网健康管理等研究打下坚实基础。

考虑源荷相关性的独立微电网日前风险调度策略

随着微电网内分布式可再生能源的渗透率提升,灵活资源调度不足导致的弃光和失负荷会对微电网运行造成较大的影响。通过充分调度各类分布式灵活资源,提出一种计及源荷相关性的微电网日前风险调度策略。在考虑灵活资源的独立微电网调控架构下,采用考虑相关性的拉丁超立方抽样方法处理分布式光伏及负荷的不确定性,分析相关性影响下的微电网期望调度成本、弃光与失负荷损失成本及条件风险成本,构建总调度成本期望值最小的日前优化调度模型。仿真结果表明,所提策略通过合理调度灵活资源及预留备用容量,能够有效平衡微电网运行经济性及运行风险。

一种基于多目标优化的独立微电网容量配置方法

针对独立型微电网容量配置存在经济成本和供电可靠性难以实现同时最优的问题,提出一种实现经济成本和供电可靠性最优的独立型微电网容量多目标优化配置方法。根据独立型风光储微电网系统中各分布式电源的机理构建风机、光伏、磷酸铁锂电池的数学模型,以等年值投资成本为评估指标构建独立微电网经济成本模型,功率偏差为评估指标构建出基于层次分析法的独立微电网可靠性模型,使用非支配排序的多目标粒子群算法求解系统最优容量配置。算例结果表明,该方法对独立型微电网容量配置在同时实现供电可靠性和经济性上更有优越性。

功率互济的多独立微电网运行优化及分析

本文提出一种将临近的独立微电网进行互联,构成多独立微电网(MIMG)的能量调度管理策略,在确保多个独立微电网可靠运行的同时,兼顾MIMG的经济效益。针对微电网之间的能量互济,首先提出了先充电后互济和先互济后充电两种策略,为了加强微电网的可靠性,在两种策略的基础上做了优化,将聚类分析和粒子群优化算法进行结合,提出了MIMG等级划分策略,并仿真验证了调度策略的有效性。

含柴油发电机和蓄电池储能的独立微电网频率分层控制

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组和蓄电池储能系统构成的独立微电网,提出一种新型的频率分层控制方案,建立适合蓄电池储能系统和柴油发电机组不同控制特性的分层控制结构及其协调控制策略,提高了独立微电网频率控制的稳定性和灵活性.在一级控制中,采用改进型下垂控制的蓄电池储能系统,来处理较小变化幅度和较短变化周期的随机净负荷波动,提高独立微电网系统的瞬态频率响应特性和频率质量.在二级控制中,采用改进的柴油发电机PID调速控制,应对较大变化幅度和较长变化周期的系统净负荷波动,实现系统频率的无差控制.最后,通过对东澳岛风柴蓄混合能源独立微电网系统在不同运行条件下的频率控制仿真结果,验证了所提方法的可行性和有效性.

风柴储生物质独立微电网系统的优化规划设计

对某偏远原住民社区现有供电系统、负荷及自然资源情况进行了分析统计,提出一种包含风柴储生物质的独立微电网解决方案,以替换现有的柴油供电系统。根据各分布式电源的技术特性,提出一种改进型负荷跟随控制策略,以柴油发电机组和生物质发电系统分别跟随系统内不同时间尺度下的净负荷波动,储能系统主要起系统稳定控制作用,可显著提高可再生能源渗透率,减少柴油消耗量,并能优化储能系统的容量配置和运行工况。以系统20年寿命周期净现值费用与污染物排放最小为优化目标,采用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),开展了系统方案的综合优化设计,结果表明了优化设计方案的可行性。

独立微电网微源多目标分层优化配置方法研究

微电源的优化配置是微电网设计规划阶段的重点,是实现微电网整个生命周期安全可靠经济运行的基础。文中提出了以负荷支撑最大和系统总成本最低为多目标的独立微电网微电源优化配置方法。提出微电源配置要以保证电能质量及供电可靠性为前提,进而提出了相应的微电网组网规则,并验证了组网规则是微电源配置中必须遵守的规则之一;提出了将储能作为系统源储荷平衡的桥梁,以实现对不可控微源的补充作用;还分析了系统备用度对微电源配置的影响,为微电网后续的扩展奠定基础。文中分别对2类微电源进行分析,采用分层优化方法进行求解,以提高优化速度及结果的准确性。第1层利用HOMER软件得出含不同类型微电源的系统生命周期成本最低的配置方案,从中筛选出满足组网规则的配置组合;第2层以第1层优化结果为初解,以负荷缺电率最低为目标应用粒子群算法求解,得到系统的最优配置方案。与纯运用粒子群算法相比,提出的方法能以更快的收敛速度实现微源容量配置的最优经济性和高供电可靠性。

含多分布式电源独立微电网的混合控制策略

针对独立微电网系统中众多的风力发电机组、柴油发电机组和蓄电池储能系统之间的复杂协调控制问题,提出了一种基于对等控制和集中控制相结合的独立微电网混合控制策略。在对等控制方法中,设计了"经济输出功率限制"模块及其算法,改进了柴油发电机组的有功频率特性,提高了多台柴油发电机组并列运行时的经济性和灵活性。基于集中控制的微电网中央控制中心从系统全局的角度对系统中各台风力发电机组和柴油发电机组的解并列、蓄电池储能系统的充放电等离散控制活动进行权衡优化,保证独立微电网系统的经济稳定、灵活高效运行控制。仿真分析了独立微电网系统在不同情况下的运行控制结果,验证了所提方法的有效性。

基于多级结构原理的独立微电网控制系统

在分析当前微电网发展现状的基础上,提出一种基于多级结构原理构建的独立微电网系统,可应用于无大电网覆盖的海岛、沙漠、偏远山区等地区。论述这种系统的网络拓扑结构及其特点,以某海岛为对象,构建了一个三级风/光/柴/蓄兆瓦级独立微电网系统,阐述该多级独立微电网的调度控制策略中关于多级控制方法、能量调度控制流程及多目标协调控制的关键技术,并应用实时监控与数据采集(SCADA)及调配一体化技术,设计了该微电网及其控制系统的总体结构及功能。

含风光柴蓄的海岛独立微电网多目标优化调度方法

针对独立微电网运行中的优化调度问题展开研究。介绍了独立微电网的典型结构、组成单元功能;综合分析光伏和风力发电、柴油机发电及储能系统等多方面的运行特性,提出考虑柴油机发电费用和蓄电池循环电量的多目标优化调度数学模型;构造含蓄电池充放电功率及SOC范围、柴油机发电功率、系统功率平衡的约束条件;在此基础上,通过NSGA-II算法对多目标优化模型进行求解。结合具体算例,在不同日照和风力条件下,获得多组Pareto最优解集;从中选取典型调度方案,分析各组件功率,验证了模型的合理性。

提高电能质量的风柴蓄独立微电网分层协调控制

针对高渗透率间歇性能源和频繁投切的系统负荷对独立微电网运行控制的影响,在充分考虑柴油发电机和电池储能不同控制特性的基础上,提出一种基于不同时间尺度的独立微电网分层协调控制方案,分别设计了基于蓄电池储能的一级控制器和基于柴油发电机的二级控制器来提高系统电压、频率在不同时间尺度上的稳定性.针对较短时间尺度及较小变化幅度的随机净负荷波动,通过改进蓄电池储能系统的P-f和Q-V下垂控制器来提高系统电压、频率的稳定性;而对于变化周期长和变化幅度大的净负荷波动,分别采用比例积分控制器和辅助无功补偿器来实现柴油发电机组对系统频率和电压的无差控制,从而保证系统稳定性.最后,通过对东澳岛风柴蓄独立微电网在不同运行条件下的运行控制结果分析,验证了所提方法的可行性和有效性.

基于多应用场景独立微电网储能系统优化配置

含风、光、储的独立微电网,科学配置合理的储能容量,能满足负荷供电需求,保证系统安全稳定运行。针对三种具有代表性的应用场景,分别提出了储能系统配置评价指标;以储能系统全寿命周期费用最优为优化目标,计及系统运行要求及蓄电池设备的特性约束,建立了孤网运行的微电网蓄电池储能系统的优化配置模型,并采用改进的粒子群算法进行求解;在容量配置的基础上,探讨了储能系统拓扑结构优化的方法。编写了优化设计软件并进行算例验证。

基于递推最小二乘法独立微电网自适应类二次频率控制

独立微电网为维持频率恒定,需要增加二次频率控制,但常规二次频率控制存在动态特性慢和需要通信的缺点。为此,提出了类二次频率控制策略,该方法不严格的区分下垂控制和二次频率控制,通过递推最小二乘法自适应调制下垂系数,加快系统频率恢复速度,且无需通信。以海南某实际微电网为原型建立仿真系统,对比结果验证了所提方法的有效性。

基于ACPSO算法的独立微电网优化配置研究

在独立微电网的规划中,在确保满足负荷用电需求并考虑环保性的基础上,对系统容量的优化配置具有重要经济意义。为研究独立微电网容量优化配置的有效方法,以系统运行成本、可再生能源供电比例以及系统功率平滑度为目标,建立独立微电网容量优化配置模型。在子目标权重系数的求取中,结合适应度离差排序法和模糊层次分析法提出了一种权系数综合分析法。最后,采用自适应混沌粒子群算法求取最优解。以某地区示范工程为例,仿真和实验结果表明,使用所提方法优化配置系统容量取得了良好的经济性,可节约成本18.265万元。为独立微电网的容量规划提供了有效方法。

基于动态回馈修正的独立微电网协调优化调度

在独立微电网中为了充分利用可再生能源,降低微型燃气轮机的调节频次,提出结合动态回馈修正与虚拟超限惩罚进行协调优化调度的方法。短期调度中对各单元运行状态及调节能力进行超前预测,通过动态回馈修正避免微型燃气轮机频繁启停或长时间运行在低功率状态,进而优化其他设备的输出功率以实现系统运维成本最小化。超短期调度围绕短期调度结果调节,为了增加可再生能源利用率,对出现的弃风现象进行惩罚。通过虚拟超限惩罚方式选择微型燃气轮机或蓄电池进行超限功率补偿。仿真结果表明,提出的多时间尺度协调优化调度方法能够减少微型燃气轮机启动次数及运行时间,提高可再生能源的利用效率,降低独立微电网运行成本。

计及详细源荷模型的三相独立微电网连续潮流计算方法

连续潮流是电力系统静态电压稳定分析的基本工具,为更准确计及独立微电网中分布式电源和感应电动机模型对电压稳定的影响,文章建立了包含详细分布式电源和感应电动机模型的三相独立微电网模型。在分布式电源模型中考虑了下垂控制特性和非光滑约束,并对非光滑约束进行了光滑处理。针对上述模型,提出一种三相独立微电网连续潮流计算方法,预测环节采用切线预估法,校正环节利用投影牛顿法处理变量边界约束,避免了校正方向造成的数值问题。对13和15节点三相独立微电网系统采用所提方法进行连续潮流计算,分析了下垂控制特性、非光滑约束和详细感应电动机模型对独立微电网电压稳定的影响,验证了考虑详细模型的连续潮流计算方法的正确性和必要性。

含电动汽车充电站的风/光/柴独立微电网分层优化调度

为解决电动汽车通过有序充/放电参与微电网运行的多利益主体优化调度问题,提出一种含电动汽车充电站的风/光/柴微电网多时间尺度分层优化调度方法。首先分析电动汽车充电站和微电网运营商之间的利益关系,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网分层调度体系;然后考虑风/光/柴微电网不同工况下的发电成本和电动汽车放电成本建立充/放电定价机制,引导电动汽车群有序充电与短时放电;接着考虑分布式电源和负荷预测的准确度,建立含电动汽车充电站的风/光/柴微电网日前/短时优化调度模型;最后采用混合整数线性规划算法对模型进行求解。仿真结果表明:该方法能够实现电动汽车群对风/光/柴微电网的“有序充电-能量支持,短时放电-功率支持”以及电动汽车充电站和微电网运营商两个利益主体之间的协同增效,并验证了该方法的正确性和有效性。

多元复合储能在独立微电网中运行策略及容量优化研究

针对独立供电的微电网,分析后备电源电池储能、超级电容器、柴油机的运行策略,以此为基础提出微电网内考虑混合储能系统成本的最大化可再生能源利用率、最大化电池储能使用寿命和最大化因减少柴油机运行而减少的环境效益为优化目标函数的混合储能优化配置模型,并通过多变异位自适应遗传算法求得多元复合储能系统容量的优化配置。通过仿真计算验证所提策略的正确性与有效性。

基于柔性互联的独立微电网分布式优化调度方法

围绕不同独立微电网之间的互联运行控制问题,采用基于双向AC/DC变流器的柔性互联方法连接独立微电网。每个微电网与相连的变流器交流侧单独构成一个控制区域,区域内部网络采用支路潮流模型,集中优化光伏单元、储能系统和柴油发电机组等设备;相邻区域交互区域边界有功功率,采用基于交替方向乘子法的分布式优化算法协调控制不同微电网内的资源。正常工作条件下,通过柔性互联装置可实现各微电网内设备的协调互补,提高系统运行经济性;设备故障条件下,基于柔性互联装置的灵活控制和功率支撑能力,可减小故障微电网的停电范围。最后用仿真案例验证了不同运行工况下上述方法的有效性。