Large-Scale Distributed Photovoltaic Power Dispatching and Operation Management Review

Distributed photovoltaic power (PV) is the main development model of distributed generation. It is necessary to research on dispatching and operation management with large-scale distributed PV connected. This paper analyzes development status, technical requirement and dispatching and operation management situation of distributed PV in Germany and China. Then introduce the preparation of distributed PV dispatching and operation management criterion. Through summarizing the experiences and lessons of large-scale distributed PV development in Germany, it gives advice to the development of distributed PV dispatching and operation management in China.

风-光-抽-柴并网型微网的优化运行研究

为抑制风电、光伏功率输出波动,提高消纳比例,建立风电、光伏、柴油发电及抽水蓄能电站组成的分布式并网型微电网模型。风电、光伏作为微电网的主要出力对象,柴油发电作为紧急备用供电措施,抽水蓄能电站作为能量储转设备完成对可再生能源的存储与转换。分析了微电网组成部分的出力特性及用户负荷,以运行成本及系统电能外购率最低为优化目标,建立优化运行数学模型,并结合实际算例,采用改进的多目标克隆选择算法进行求解,可以得到优化运行的Pareto解集,能够提供在运行成本和电能外购比例优化目标下的各个发电单元在各优化时段的出力,具有一定的理论研究与工程实践意义。

考虑源-荷不确定性的微能源网日前鲁棒优化调度

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置,能够实现多能源联产联供功能,有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性,首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况,构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后,以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型,并运用线性决策规则(linear decision rule,LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后,基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明,LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系,降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。

虚拟同步控制在MMC-HVDC无缝切换控制的应用

针对MMC(modular multilevel converter)型VSC-HVDC(voltage source converter-high voltage direct current)在并网运行模式与孤岛运行模式相互切换过程中易于发生切换失败、冲击电流大的难题,将虚拟同步控制运用到MMC的运行模式切换中。在虚拟同步控制和MMC基本原理的基础上,提出基于虚拟同步控制的MMC-HVDC(modular multilevel converter-high voltage direct current)无缝切换控制方法。引入的虚拟同步控制无需采用专门的同步控制电路,并网前可自动与电网同步;并网后能准确跟随电网频率,实现友好并网。当电网出现故障或需要检修时,MMC仍可孤岛运行,从而实现了运行模式的无缝切换。PSCAD/EMTDC平台下的仿真结果验证了所述控制策略的可行性和有效性。

基于NSGA-Ⅱ-PSO算法的微电网多目标优化运行模式

解决微网中新能源出力的随机性与波动性是微电网优化运行的前提和关键,为此,提出一种快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm)和基本粒子群优化算法PSO(particle swarm optimization)相结合的NSGA-Ⅱ-PSO算法,考虑将经济运行成本和环境污染成本作为优化的目标函数,建立常见发电单元以及蓄电池储能的多目标优化运行模型。通过Matlab仿真对比PSO、NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅱ-PSO算法的适应度收敛曲线,验证所提算法具有收敛速度快、全局和局部搜索能力强的优点,较单一的PSO算法和NSGA-Ⅱ算法具有更优的特点;结合经典微网系统进行算例仿真,通过对单目标与多目标的分析,结果表明该算法能有效降低经济成本和使环境效益达到最优;并且进一步验证所提算法的优越性。

GB/T 33589-2017《微电网接入电力系统技术规定》解读

本文介绍了GB/T 33589-2017《微电网接入电力系统技术规定》的制定背景和主要内容,对微电网接入系统在并网运行模式、独立运行模式、运行模式切换三个方面的要求进行了解读。该标准的出台,将对国内微电网的技术发展方向提供引导,对促进我国微电网的健康、快速、持续发展具有重要意义。

基于下垂控制的微电网孤岛-并网平滑切换策略

微电网在并网模式与孤岛模式间切换运行时会产生较大的暂态振荡。为实现在两种运行模式间的平滑切换,分析了微电网在两种模式运行时采用的不同控制方法,设计了一种基于下垂控制的平滑切换策略。在MATLAB/Simulink平台上搭建了微电网模型。试验结果表明,所提策略能够把系统模式切换时出现的暂态振荡限制在合理范围内,有效减小了并网点处电压、电流和频率的波动,取得了较好的孤岛-并网双向平滑切换效果。

澄清池-超滤膜组合工艺在老水厂提升改造中的应用分析

天津市某水厂老净水工艺有平流沉淀池、斜管沉淀池、斜板沉淀池及普通快滤池,在产水浊度要求<1 NTU的条件下,设计其产水能力55×104m3/d。为满足饮用水水质及供水范围水量要求,新建了产水能力30×104m3/d、产水水质好、占地面积小、自控化程度高的超滤组合工艺。该工艺投产后,在新、老工艺运行过程中进行了水量分配调整、各工艺段运行方式调整等工艺优化措施,使得澄清池-超滤组合工艺与老净水工艺并网运行后,在水量、水质、药耗、人员配置等方面为水厂平稳运行提供有利条件。

新型电力系统主动构网机理与技术路径

随着新一代“双高”电力系统的发展,新能源并网变换系统逐渐由随网型向构网型演变,当新能源机组集群运行时,并网情况将更加复杂。变换器的构网能力需亟待研究,同时也是电力能源转型需承担的重要使命。该文立足并网系统内外形态的全局性和传统并网变换系统性能分析的局限性,对并网变换器的主动构网支撑机理进行再揭示。首先,对虚拟同步技术与构网机理进行简要评述;其次,就集群并网系统的建模问题、多机集群并网运行时的耦合交互问题、支撑构网能力的储能配置和运行边界等3个关键技术问题,进行深入研究;最后,针对上述3个关键技术问题,进行技术路径探索和研判。该文的思路为形成适用于未来新能源集群并网运行的系统化理论和实用化方法奠定一定基础。

大规模可再生能源发电友好并网与运行调控技术研究综述

“双碳”目标下大规模可再生能源系统的友好并网与稳定运行问题被广泛关注,但受精确的发电不确定性建模技术与科学的并网调控策略制约.为解决这一问题,从可再生能源发电预测与不确定性建模、可再生能源系统并网运营模式、可再生能源系统并网控制方法三个方面进行梳理和总结,讨论了不同时间尺度下发电不确定性预测技术、针对多场景运行需求的不确定性建模技术;从可再生能源-储能系统、可再生能源集群-独立储能系统、多能源互补系统三个角度分析总结了目前并网运营模式;在此基础上,分析总结了跟网型与构网型两种并网控制策略.最后展望了高比例可再生能源系统在未来电网形态演变中的发展方向,以期为新型电力系统中可再生能源与电网协同发展的研究和技术应用提供借鉴.

直流电网及其运行控制策略发展趋势

在中国构建清洁低碳安全高效的能源体系以及新型电力系统发展目标指导下,为支撑未来电网进行大范围、高效、灵活的资源配置,构建直流电网来实现多类能源汇集、跨区域电能输送、区域电网互联及交直流灵活互动等功能已成为直流输电系统的重要发展趋势。目前,直流电网正朝着拓扑结构复杂化、接线方式多样化、换流技术混合化以及运行控制场景多元化方向发展。文中从直流电网发展趋势出发,分析梳理了可用于直流电网各层级、各类型的交直流运行控制策略,进一步梳理了直流电网不同运行控制场景下控制策略间的多时空耦合关系,总结分析了未来直流电网运行控制领域的潜在研究热点。

新型电力系统下分布式光伏规模化并网运行关键技术探讨

推进分布式光伏规模化并网是实现“碳达峰·碳中和”目标和构建新型电力系统的重要举措。基于此背景探讨面向新型电力系统的分布式光伏规模化并网运行关键技术。首先,归纳并阐述分布式光伏发展现状、并网方式及运行模式,分析大规模分布式光伏接入给电网调度运行带来的挑战。其次,面对上述挑战,从信息集成、监测预测、平衡调度、聚合控制等视角提出系统调度运行关键技术,助力电网调控模式转型升级。然后,考虑实际工程需求,构思满足电网安全稳定运行的分布式光伏技术标准体系,以期促使分布式光伏“可观可测、可调可控、友好互动”。最后,调研并梳理国外分布式光伏规模化并网运行先进经验,并对我国分布式光伏并网协同探索、运行服务支持及市场交易参与等课题提出建议。

太阳能光伏发电并网逆变器控制技术的应用

该文阐述光伏发电并网逆变器的控制方法,而后提出基于正弦波脉宽调制逆变技术的并网逆变器控制策略。该文旨在合理化解太阳能利用效率低下的问题,探寻出最佳的逆变器控制方法,实现零静态误差运行,并提升逆变器运行稳定性,从而将太阳能资源有效转化成为电能。

基于层次分析法的微电网并网运行电能质量安全监测模型

为了满足日益增长的电力能源需求,微电网并网运行是电力系统的主要发展趋势,其虽然能够提升电力能源的供应,但难以保证供电质量,不利于电力系统的后续发展。该现象的产生主要是由于分布式电源出力具有随机性与不稳定性,会对供电质量造成直接影响。对此,提出基于层次分析法的微电网并网运行电能质量安全监测模型构建研究。深入分析电能质量干扰源,以此为基础,选取适当的电能质量安全监测指标,应用层次分析法计算电能质量安全监测指标权重数值,确定电能质量安全监测模型,制定电能质量安全判定规则,从而实现电能质量安全的准确监测。实验数据显示:构建模型应用后,电能质量安全监测指标完整度最大值为96%,电能质量安全监测结果与实际结果一致,充分证实了构建模型具备更好的电能质量安全监测效果。

考虑工作点时变特性的并网变流器全工作区间稳定性分析

现有工程运行数据显示,并网变流器(grid-connected converter,GCC)的动态特性与工作点密切相关。受新能源出力波动、负载投切等外部因素的影响,变流器工作点呈现随机时变特性。因此,分析整个工作区间中所有工作点的系统稳定性具有重要意义。传统阻抗/导纳分析方法可以有效分析GCC运行于特定工作点时的稳定性,但考虑系统所有可能工作点时则需重复分析,工作量大且难度较高。为解决这一难题,提出一种考虑工作点变量的多元建模方法。将工作点变量引入导纳模型,通过控制环路重构,建立GCC的多变量单输入单输出(single input single output,SISO)模型。所提模型直接包含工作点变量,因此可以有效分析变流器全工作区间动态特性。此外,综合考虑变流器最大传输限制和动态特性,提出一种基于安全运行域的稳定性分析方法,以实现多维工作区间中系统稳定性的直观表征。仿真和实验验证了所提多变量SISO模型和基于安全运行域的分析方法的正确性。所提模型和方法在分析电力电子装置运行极限、指导变流器设计和辅助功率器件发挥极限性能等工程场景中具有广泛应用潜力。

斜坡式重力储能系统的并网控制研究

重力储能是利用高度差以重力势能进行能量存储的系统,具有成本低、储能容量大、使用寿命长、对环境无污染、安全可靠等优点。斜坡式重力储能尤其适合在多山地且温差较大的地区进行规模化建设,拥有较高的转化效率。重力储能的存储介质是离散的重物块,会引起电机重复启动和停止,为了平滑斜坡式重力储能系统运行中重物块的间断切换所造成的并网功率波动,有必要研究重力储能系统经变流器并网的控制策略。根据斜坡式重力储能系统的工作原理和能量转换过程,构建相应的数学模型。考虑到斜坡式重力储能在风能和太阳能发电并入电网中的有功功率控制需求,采用通过背靠背双PWM变流器实现并网的方案。该方案中,机侧和网侧变流器分别采用基于定子电流d轴分量id=0、电压定向控制的双闭环控制策略,以达到控制重力储能系统在发电工况和电动工况过程中的并网功率,从而实现新能源发电并网后电力系统的稳定运行。利用Matlab/Simulink软件构建重力储能系统的并网仿真模型,通过分析仿真结果中的输出功率和电网侧电压、电流的波形,验证了所提出并网方案的有效性。

单相统一电能质量调节器二次纹波补偿及抑制策略

在单相半桥非隔离统一电能质量调节器(UPQC)中,交、直流间瞬时功率不平衡导致直流侧出现二次电压纹波,影响电能质量的补偿效果。该文分别在UPQC并网、离网两种模式下提出二次纹波的补偿及抑制策略。首先,分析UPQC在并网运行条件下直流二次纹波的产生机理及其对电能质量补偿的影响,并提出分别在并、串联侧变换器加入陷波器及特征次谐波控制,以降低网侧电流及串联侧电压谐波。其次,在UPQC离网运行时,为有效抑制直流电压二次纹波,提出一种利用UPQC闲置的串联侧变换器与复用的直流分裂电容构建半桥有源功率解耦电路的方法,控制难度低且无需额外增加解耦电路元件。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在并网模式中,所提策略减少了74%的电流谐波及42%的电压谐波;在离网模式中,所提策略减少了66.7%直流电压二次纹波。同时,该文所提出的二次纹波的补偿及抑制策略,可优化直流电容参数设计,并进一步减小UPQC体积。

抑制电压不平衡交直流混合微电网互联变换器的控制策略

针对特定的交直流混合微电网,给出了抑制电压不平衡的互联变换器控制策略。该控制策略采用双同步坐标系的正负序分离方法,经过坐标变换,解耦和低通滤波器,提取电压的正负序分量;基于瞬时功率的理论,推导出含有正负序分量的有功和无功功率表达式,给出了抑制直流电压波动和实现单位功率因数控制的正负序电流给定;进而基于矢量控制结构实现互联变换器控制。根据Matlab/Simulink环境下的仿真结果,证明了所提抑制电压不平衡控制策略的正确性和有效性。

低频输电系统中运行频率对变流器稳定性影响分析

为分析低频工况下运行频率对并网变流器小干扰稳定性的影响,分析了包含频率变量的锁相环、电流内环、LC滤波器和线路的动态方程,推导了对应的小信号模型,建立了变流器和电网的阻抗模型,展示了变流器阻抗模型不受运行频率影响的机理。组建了变流器并网系统的闭环特征方程,使用根轨迹法揭示了运行频率的变化对并网变流器小干扰稳定性的影响规律。基于MATLAB/Simulink平台,分别搭建了运行频率为20Hz和50Hz的变流器并网系统仿真模型,仿真结果与理论分析一致。