交直流混合微电网拓扑与基本控制策略综述

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能微电网的可能发展方向之一。从交直流混合微电网典型拓扑分析、控制方式间的切换、互联变流器的控制等三方面对国内外的最新进展进行了介绍,并重点对典型拓扑的组网特点、适用性和优缺点,主从控制、对等控制和分层控制等不同控制方式下交直流微电网间的切换策略,互联变流器的传统控制方法与"网–网"新型控制方法等进行评述,最后给出了未来交直流混合微电网在微电网群之间的互联控制技术、并/离网切换技术以及互联变流器电路结构设计、容量选取和最优控制策略设计等的研究方向。

基于模型电流预测控制的光伏电站低电压穿越控制方法

在传统光伏电站低电压穿越技术之上,提出了一种基于模型电流预测控制的光伏并网逆变器低电压穿越控制方法,模型电流预测控制方法能够使逆变器的输出电流迅速地跟随参考电流指令,具有良好的动态特性。在光伏电站并网点发生故障期间,能够迅速控制光伏电站无功功率的输出,为并网点提供电压支撑,减少无功设备的投资,同时也提高了系统的暂态稳定性。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了三相短路故障、单相短路故障和大负荷扰动3个仿真实验,另外对模型电流预测控制的输出响应和稳态性能进行了仿真分析,仿真结果表明,光伏电站在低电压期间为电网提供电压支撑,验证了所提出控制方法的有效性。

电网不对称故障下光伏逆变器预测控制方法

以光伏并网逆变器在电网不对称故障下的控制策略为研究对象,建立了并网逆变器在电网发生不对称故障时的数学模型,并对功率特性进行了分析,进而提出了电网不对称故障下基于模型预测电流控制的光伏并网逆变器控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台上分别进行了以抑制有功功率波动为目标和抑制负序分量电流为目标的仿真实验。研究结果表明,模型预测电流控制方法能够使逆变器的输出电流迅速地跟随参考电流指令,具有良好的动稳态特性。在电网不对称故障下,不需要电网电流进行相序分解便可以实现对各序电流的有效控制,能够抑制三相电网电压不对称所引起的有功功率波动和负序电流,该方法控制算法简单,数字信号处理实现容易,在光伏逆变器的控制中具有工程价值。

电力系统不同时间尺度仿真对比研究

电力系统的运行需要数字仿真来进行分析。电力系统非实时仿真技术包括电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真以及中长期动态过程仿真。针对不同的动态过程需要采取不同的仿真方法。在参考已有相关文献的基础上,对电磁暂态、机电暂态、中长期动态过程仿真在步长、数据形式、规模、适用场合上进行了对比分析。以逆变器为例研究了电力电子电路在这3种仿真方法中建模的区别,并在PSCAD/EMTDC和Matlab中搭建模型,用波形更清楚地表明了3种仿真方法的区别,验证了逆变器不同建模方法的合理性,该建模方法可以为其它电力电子电路的建模提供依据。

政府在我国海洋能产业发展中的角色定位

海洋能产业作为一项战略性新兴产业,其发展仍受到很多因素的制约,目前我国海洋能产业总体上仍处于发展初期,需要政府的积极引导和大力扶持。文章结合我国海洋能产业发展的现状,针对海洋能产业发展中存在的问题,明确了政府在我国海洋能产业发展中的角色地位,即战略规划的设计者、产业发展的激励者、市场环境的营造者、技术创新的推进者和生态环境的监管者。政府要扮演好自己在海洋能发展中的角色,真正促进我国海洋能产业的可持续发展。

新一代配电主站信息交互的AHP模糊综合评估方法

新一代主站信息交互常出现安全扰动、数据失真、传输延时等现象,其信息互动效果综合评价难。为此,本文提出了新一代配电主站信息交互的综合评估方法。首先,从安全性、可靠性、准确性和时效性4个角度着手,构建了新一代配电主站信息交互的综合评估指标体系。其次,采用AHP模糊综合评估法求取指标权重及评估结果。最后,结合典型区域的新一代配电主站进行算例分析,对信息交互过程进行综合评估和分析,验证了所提指标体系及评估方法的合理性与可行性。

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。

混合微电网交流侧不对称电压引起的直流侧功率波动分析及解决措施

交直流混合微电网中交流侧电压不对称会引起直流侧功率和电压波动。本文分析了交流微电网三相不平衡电压下直流侧电压和功率波动的特征,考虑了直流侧接电容、电阻以及直流微电网3种情况,分析了直流侧电压和功率中所含直流分量、工频分量以及二倍频分量的构成。其次,提出了在直流侧接入单调谐滤波器消除电压和功率工频分量的措施。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,直流侧电压和功率中所含工频分量较大,采用单调谐滤波器能够对这种问题进行较好的处理。

三相四桥臂D-STATCOM电流预测控制方法研究

为了解决配电网中存在的三相电流不平衡、谐波污染等问题,本文提出了基于电流预测控制的补偿方法。采用瞬时无功功率理论,计算出所需的补偿电流,然后将电流预测控制方法运用到D-STATCOM,建立其离散化数学模型,采用遍历法推算出在全部开关函数组合分别作用下的补偿器输出电压,并用合适的价值函数来选择最优的开关组合,按照补偿电流的参考值快速输出补偿电流。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真验证,按照所设计的控制策略,对三相四线制下的不平衡感性负载和注入谐波两种情况进行了无功补偿和谐波消除仿真,仿真结果表明所提出的控制方法能够实现快速的无功补偿和谐波消除。

考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法

间歇强的分布式光伏规模化接入配电网台区具有点多面广、分散无序的特点,导致其接入方案的选址定容难,为此,考虑配电网台区接纳分布式光伏的能力,提出了一种规模化分布式光伏接入配电网的鲁棒优化规划模型。首先,设计了分布式光伏接入配电网台区的拓扑分析方法,并构建以成本最小为目标的分布式光伏接入配电网的规划模型。其次,应用鲁棒优化方法处理分布式光伏出力的不确定性,并利用遗传算法对规划模型求解,实现了一次求解即可获知分布式光伏的最佳接入点以及最优安装容量。最后,通过IEEE 33节点配电网案例,验证了所提模型在改善电能质量,提高模型优化速度方面的有效性。

变流器机电暂态仿真通用化模型的研究

新能源接入电网需要变流器,为了适应变流器建模和控制策略多样化的特点,建立了一种通用化变流器机电暂态仿真模型。将常用变流器的建模和控制策略进行分析总结,建立了模块化的变流器模型,该模型将控制电路和主电路封装到一个模块里。与传统电磁暂态仿真中模型的区别是,以有效值、向量作为输入输出以及中间变量,面向机电暂态过程或更长时间过程,不涉及具体的物理器件、脉冲信号以及变量的瞬时值。所建电力电子变流器模型具有很强的通用性,可以适应不同类型新能源发电系统的并网。最后,在仿真软件PSCAD/EMTDC和Matlab中对光伏发电系统模型进行了适应性验证,在Matlab中编程实现的机电暂态模型和在PSCAD/EMTDC中实现的电磁暂态模型的仿真结果相同,证明了通用化建模方法的正确性。

四坡双向异形弦支网架设计与分析

随着大跨空间结构的发展,将张拉整体引入网架结构,形成了上部为刚性网架、下部为柔性预应力拉索、中间通过撑杆连接的弦支网架结构体系,这种结构受力合理,可减小结构挠度与支座水平反力,通过预应力拉索形成自平衡体系。结合天津市中心城区轨道交通综合控制中心钢屋盖四坡双向异形弦支网架结构,论述其设计方法,并对其进行静动力分析,考虑了支座刚度、索力调整以及张拉位置等因素的影响,并进行整体模型分析。通过结果分析,得到弦支网架设计时索力调整、支座刚度等对结构内力、变形与支座反力、位移的影响以及上部简化模型与整体模型的区别与联系,对同类工程实践具有指导意义。

新型交直流混合微电网结构设计

结构设计关系到交直流混合微电网的建设成本和运行性能。对交流微电网、直流微电网的典型结构进行了比较全面的对比分析。根据微电网的分区原则、分层原则、资源利用最大化原则、电能质量保证原则,设计了交直流混合微电网的3种拓扑结构,分别为多层型、单环型以及互补环型结构。利用微电网可靠性和经济性的分析方法及参考数据,对比了3种拓扑的系统可靠性指标和建设成本、运行维护费用等经济性指标,得出其各自的优缺点和适用场合。

混合微电网交流不对称故障对直流系统的影响

由于交直流混合微电网电压等级较低,供电容量较小,直流侧出现交流扰动的情况较少,因此,不必像直流输电领域那样专门配置直流谐波保护。但交流不对称故障产生的谐波扰动对直流系统的影响却不可忽视。该文深入研究交流不对称故障产生的扰动对直流系统的影响,首先分析直流侧工频及二倍频谐波的产生机理,结合3种典型分布式电源控制策略,分析分布式电源控制系统对交流谐波扰动的响应关系,并给出含有扰动分量的内环参考电流表达式用以分析交流扰动对直流系统的影响。之后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建混合微电网故障等值模型,分析交流扰动状态下直流侧的响应特性,并验证前述理论分析。最后,结合交流扰动对直流系统的影响,为交直流混合微电网保护系统的设计提出几点建议。

直流微电网电压等级序列选择的影响因素研究

直流微电网是未来智能电网的重要组成部分。目前,国内外关于直流微电网电压等级选择的研究还不够深入。本文在借鉴传统交流配电网电压等级序列优化选择的基础上,分析了负荷的供电需求、分布式电源的接入需求、直流设备的制造水平、供电问题、绝缘接地问题以及电磁兼容问题等影响因素,给出了在考虑各影响因素下的电压等级制定建议,并从经济性层面上介绍了电压等级序列与成本之间的关系。最后,以家用型直流微电网为例,设计了其电压等级序列,说明了其经济性优势,这也为其他类型的直流微电网设计提供了借鉴。

一种用于单相/三相变换的新型电力电子变换技术

研究了一种基于三相桥式逆变器的裂相电路拓扑,其结构与普通的三相桥式逆变器类似,特别之处在于其中两相的输出端与单相电源的两个端子直接连接,其工作原理是:单相电源通过三相桥对直流电容进行充放电,待直流电容电压稳定后,三相桥逆变器即可构造对称的三相交流输出电压。利用功率平衡关系和基尔霍夫定律对电路进行分析,推导出了负载侧获得三相对称电压时三相桥式逆变器的输出电流表达式。通过PSCAD/EMTDC仿真平台与实验样机对所提出的电路拓扑进行了验证,结果表明所提出的电路拓扑能够实现单相/三相变换,且功率关系和电流关系与理论分析一致。

计及光热电站不确定性的CHP系统两阶段优化调度方法

针对光热电站和热电联供(combined heat and power,CHP)系统联合优化调度难题,提出了一种以运行成本最低为目标的两阶段随机优化调度模型。在日前调度阶段,以能源出力预测值作为输入量,制定各微元出力的日前调度计划。在实时调整阶段,采用动态场景生成和削减的方法,建立光热出力的不确定性模型,从而制定日内实际备用计划。通过天津地区典型案例仿真分析,表明本文提出的两阶段优化调度模型能够保证所制定的日前调度阶段出力计划和日内实时调整阶段备用计划的有效性,提高了系统可靠性且降低运行成本。

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD/EM TDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。

能源互联微网需求侧气电协同优化策略

能源互联网是社会发展和能源革命的产物。为对能源进行合理规划利用,提高能源互联微网系统的经济效益,文章给出了能源互联微网的基本框架,阐述了简单优化原理,构建了一种适用于能源互联微网气电网络规划的协同优化策略模型。将所提出的策略与权重改进的粒子群算法相结合应用于我国某典型能源互联微网系统中,结果表明通过对系统设备的装机数量、实际投入机组数量、出力效率进行调度优化,可达到降低系统成本的目的,提高系统的经济性。