服务雄安·交通光电网创新发展论坛——“交通7+1论坛”第五十一次会议

雄安新区作为北京非首都功能疏解集中承载地,将建设成高水平社会主义现代化城市、京津冀世界级城市群的重要一极、现代化经济体系的新引擎、推动高质量发展的全国样板.论坛以"服务雄安·交通光电网创新发展论坛"为主题,说明了光电网是服务雄安新区建设,构建智慧交通、智慧城市的可靠、安全、稳定的基础网络;针对新能源和可再生能源技术特点,通过能源互联网建设,构建能源物理网和互联网融合平台,可实现整个能源系统效率的最优化;分析说明了分布式光纤传感技术可为城市管网、道路等基础设施的智能检测、灾害预警报警提供有力支持.

新工科视阈下光电网工程专业设置的可行性研究

光电网是能够实现同时传输电能和信息的综合能源信息网,光电网技术充分体现了电气与通信学科的深度交叉融合,具有新工科的特质。保定学院作为地方本科高校,拟与河北荣毅集团共同筹建新工科"光电网工程"专业。对专业设置的必要性和可行性进行了论证,并提出了专业建设构想。

考虑保供电需求的光储微电网优化配置及电能质量评估

针对用户日益迫切的保供电需求以及光伏出力与负荷用电的随机性、波动性引发的电能质量的问题,建立了考虑保供电需求的光储微电网双层优化模型,并对规划配置的微电网电能质量进行评估。该模型以等效净负荷标准差和弃光率最小为上层优化目标,以微电网有功功率损耗最小为下层优化目标,以储能满足保供电负荷的保供电需求作为附加约束条件,采用遗传算法求解。然后设计源、网、荷三类指标,采用组合赋权法确定各指标权重,实现对微电网电能质量的综合评估。最后以改进的IEEE-33系统验证了所提模型的有效性。结果表明考虑保供电需求后能够提高微电网电能质量,并在一定范围内保供电负荷越大时越能提高微电网电能质量和用户满意度。

考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法研究

针对光伏出力的间歇性与不稳定性,使得单纯依赖蓄电池进行能量平抑和调节,难以满足微电网持续稳定运行的需求,提出考虑氢能应用的光伏直流微电网中储能容量配置寻优方法。考虑氢能在光伏直流微电网中的应用,对光伏电池、蓄电池以及电解槽—储氢罐—燃料电池建模分析。根据建模分析结果,设计功率平抑控制策略与混合储能充放电管理策略。将最大化年净利润与光伏自消纳率作为优化目标,建立储能容量配置优化模型,获得储能容量最优配置结果。实验结果表明,应用所提方法后,光伏直流微电网的功率偏移率实现了显著的降低,调峰能力得到了有效优化,并且调度后微电网的自平衡率大幅提升,表明该方法具有良好的容量配置效果。

光储直流微电网多运行工况稳定性分析

直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结合劳斯判据推导得出系统稳定时负载功率及母线电容的边界条件;其次,通过重新定义系统环路增益表达式,得到更具通用性的基于母线电压控制变换器(BVCC)和母线电流控制变换器(BCCC)的稳定性判据,并利用该判据对系统多种运行工况进行稳定性分析,借助所得边界条件对稳定裕度较低的工况计算合适的系统参数,保证系统能够处于稳定运行状态;最后,搭建系统的仿真模型,通过对3种典型工况仿真分析,验证边界条件及稳定性分析结论的准确性。

基于力控组态软件的光伏微电网远程监控系统的设计

为提高光伏微电网的自动化程度和能源利用效率,保证光伏微电网安全稳定运行,以智慧新能源实训系统V2.0为研究基础,基于力控组态软件设计开发了光伏微电网远程监控系统。该系统由上位监控机和前端数据采集单元组成。数据采集模块以西门子S7-1200plc控制器为核心,通过RS485通信总线,将环境模拟平台的太阳光照度、温度、湿度、太阳倾角等数据采集传输给PLC控制器。PLC控制器通过PROFENET通信,将采集数据传输给力控组态软件,以达到实时数据采集、监测显示、管理控制等远程控制的目的。

光伏微电网储能系统多目标容量优化配置

储能是解决可再生能源消耗、提高系统运行可靠性的重要措施,为此,提出基于分时能量互补的光伏微电网储能系统多目标容量优化配置方法。根据光伏微电网储能系统的结构,分析其工作原理,为容量优化提供理论支撑。多目标容量优化模型以降低生命周期成本、抑制可再生能源功率波动和最大化联络线利用率3个目标构建。基于分时能量互补技术,设计一种具有互补特性的优化算法。通过多目标求解,得到容量优化配置的最佳方案。实验结果表明,所提方法提高了微电网联络线的利用率,有效抑制系统的功率波动,提高系统的综合收益。

基于序列运算的光储氢直流微电网随机优化规划研究

现阶段光储直流微电网建设运行成本高、缺乏整体规划,急须开展光储氢直流微电网的优化规划研究。文章考虑光储氢直流微电网中光伏电源输出功率的波动性以及负荷变化的不确定性,提出一种基于机会约束的光储氢直流微电网优化规划方法。基于机会约束规划,构建了以建设和运行成本最低为目标的光储氢直流微电网优化规划模型,优化微电网储能容量配置。通过序列运算将模型中含有随机变量的约束进行确定性转化,并在MATLAB中调用CPLEX求解器对模型进行求解。通过仿真计算分析,验证了基于序列运算算法的光储氢直流微电网优化规划方法的有效性和实用性。

基于自抗扰控制的光伏微电网储能控制策略

针对光储微电网中直流母线电压波动较大、抗扰性能较差的问题,提出一种基于改进线性自抗扰控制(Linear active disturbance rejection control,LADRC)的混合储能控制策略。首先,搭建光储微电网系统,根据超级电容和蓄电池的充放电特性,利用低通滤波器,将波动的功率在两者之间分配,由蓄电池承担电压环输出信号的低频分量,超级电容承担高频分量。然后,建立双向DC-DC变换器的数学模型,基于常规的双闭环控制,对电压环采用改进LADRC,并且对改进LADRC进行频域分析,该改进LADRC将总扰动微分信号引入了扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)中,有效增强了ESO观测扰动的能力,能够更快地跟踪系统的总扰动,增强系统抗扰能力。最后,搭建时域仿真模型,结果表明,相比于传统PI和传统LADRC,改进LADRC的超调量更小,响应速度更迅速,提高了直流母线电压的抗扰性能。

基于图卷积网络的光伏配电网故障诊断方法

近年来,机器学习技术在电网的故障诊断领域表现出了更显著的性能优势,然而大部分研究仅基于对已有信号进行数据分析,忽略了网络拓扑的分析,具有一定的局限性.鉴于此,提出了一种基于图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)的光伏配电网故障检测和识别方法,其利用配电网拓扑信息和测量数据来进行故障识别,在标准测试数据和不良数据注入的情况下该方法均具有更优秀的故障特征提取能力.以PSCAD/EMTDC平台中的一个光伏配电网为例,对各种正常和故障电网事件进行了仿真和模型训练,并与其他几种基于机器学习的故障诊断方法进行了对比.结果表明,该故障诊断方法在故障检测和分类方面比其他算法具有更高的准确率,同时在存在不良数据的情况下也具有较好的鲁棒性.

多光储微电网系统海量资源优化配置方法研究

多光储微电网在运行过程中,受接入新能源间歇性与波动性的影响较大。为提升其灵活性与适应力,设计一种多光储微电网系统海量资源优化配置方法。以系统成本最小化、多光储微电网系统利用率最大化以及多光储微电网系统优化配置为目标,构建多光储微电网系统海量资源优化配置的目标函数。对于构建的目标函数,制定其储能电池电量方面的约束条件、可靠性约束条件与负荷转移约束条件。通过回溯搜索算法求解目标函数,实现海量资源的优化配置。测试结果表明,该方法在考虑100%经济性、100%可靠性、70%可靠性的情况下,配置结果分别处于-150~220 kW、390~410 kW、270~320 kW之间,具有较平稳的配置结果,消耗的有功功率较低。

基于改进型Smith预估计器与大数据的光伏电网调频逐步惯性控制方法

光伏电网频率调整过程中,依靠常规Smith预估控制器实现电网调频控制,对模型精度具有较强的依赖性,控制策略实施后最大频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)较大。因此,提出基于改进型Smith预估计器与大数据的光伏电网调频逐步惯性控制方法。首先,采集历史气象数据和光伏电网运行数据,应用大数据分析领域的密度峰值聚类算法进行划分处理,再筛选相似日数据输入长短期记忆网络中,预测出未来光伏发电的功率变化;然后,依托逐步惯性控制思想,设计包含短时超发、转速恢复等多个阶段的电网调频控制策略,将模糊自适应比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制器融入常规Smith预估计器,从而升级得到优化版的Smith预估计器;最后,在不受被控模型变化影响的情况下,依据预估补偿原理完成逐步惯性调频控制,并应用麻雀搜索算法求解出最优控制参数。实验结果表明:该控制方法实施后,光伏电网运行过程中最大RoCoF仅为0.086 Hz/s,有效降低了对模型精度的依赖性,保证了电力系统的稳定运行。

基于人工智能的分布式光伏配电网监控系统安全性监测与评估

分布式光伏配电网作为新型电力系统的重要组成部分,其监控系统面临着数据安全、异常入侵等多重威胁。本文提出了一种基于人工智能的多层次安全防护框架,融合数据加密、异常检测、访问控制与漏洞扫描技术,对监控系统进行全方位安全防护。通过构建仿真测试平台,综合评估了所提框架的安全性能。实验结果表明,该框架能够有效提升监控系统的安全防护能力,保障分布式光伏配电网的安全稳定运行。

基于源网荷态势的光伏微电网需求侧响应调度方法

为满足光伏微电网用电需求、缓解供电压力,对基于源网荷态势的光伏微电网需求侧响应调度方法进行了研究。首先,根据光伏微电网的结构、运行状态、源网荷互动关系,建立电源和负荷需求侧响应模型,用于平衡峰谷负荷的差异;其次,以微电网最小运行成本和交换电量为目标函数,结合功率平衡、充放电功率、荷电态势和线路功率等约束条件,建立光伏微电网需求侧响应调度模型;最后,基于非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法求解模型,获取最优的调度结果。结果表明:应用该方法后,微电网电源出力更加合理,运行总成本明显下降,负荷峰谷差由480 kW下降到220 kW。该方法能够合理调度光伏微电网的需求侧响应,缓解了配电网运行压力,且在节能方面的表现较为突出。

光伏直流微电网的并离网无缝切换控制策略研究

当光伏直流微电网从并网模式切换为孤岛模式时,传统控制策略下工作模式的突然切换容易导致直流母线电压波动过大,危害微电网稳定运行。针对此问题,提出一种光伏直流微电网的并离网无缝切换控制策略,使各光伏分布式电源在并网运行时能够跟踪最大功率点输出,在孤岛运行时能支撑调节母线电压,同时实现各光伏电源功率均分。该控制策略的优点是并离网控制策略统一,无需模式切换且为分散控制,各光伏电源之间无需通信,可靠性高。最后基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于自适应VMD的光储微电网容量优化配置方法

光储微电网容量配置寻优过程较为复杂,导致光储微电网经济效益下降。为有效解决这一问题,设计基于自适应VMD的光储微电网容量优化配置方法。将自适应VMD与改进阈值函数相结合实施光储微电网电能质量扰动检测。根据电能质量检测结果构建微电网容量优化配置目标函数。基于人工鱼群算法与粒子群算法设计多目标AFS-PSO算法,实施目标函数的寻优,得到光储微电网容量配置的最优解,实现微电网容量优化配置。测试结果表明,在不同超级电容储能占比下,该文设计方法的年经济效益均保持在较高的水平,实际应用效果好。

基于模糊聚类法的光伏配电网负荷过载预测

配电网负荷过载对运行安全性造成消极影响,且光伏配电网负荷过载预测时,受天气影响,导致预测误差较大。为此,基于模糊聚类法提出一种新的光伏配电网负荷过载预测方法。分析光伏配电网因素,通过模糊聚类实现信息处理,确定聚类中心,分析样本相似度,根据分析结果完成分类识别。采用路径分析方法分析影响因素指标权重,计算权重系数。利用替代法通过构造新特征加快拟合速度,通过BP神经网络优化参数,完成配电网负荷过载预测。实验结果表明,所提方法在恶劣环境下预测误差低于5%,具有较强的抗干扰能力。

基于近邻成分分析与优化核极限学习机的光伏接入配电网漏电识别

在光伏接入的配电网中,现有漏电保护装置无法区分光伏设备漏电流与发生生物触电时的故障漏电流,导致系统存在安全隐患。针对此问题,提出一种基于近邻成分分析(neighborhood component analysis,NCA)与核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)的光伏接入配电网漏电识别方法。首先,构建了9维原始故障特征集,并采用NCA从9维特征集中选择得到4维高相关性特征子集;然后,将得到的4维特征子集作为KELM的输入,建立基于KELM的漏电识别模型,并通过麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)对KELM模型中的参数进行优化;最后,将所提SSA-KELM方法应用于漏电识别,并与标准核极限学习机(KELM)、支持向量机(SVM)、BP神经网络(BPNN)进行了对比。比较结果表明:SSA-KELM对光伏接入配电网漏电类型的识别率最高,平均识别准确率达97.98%,为有效识别生物体触电与光伏漏电提供一定理论参考。

基于光伏直流微电网的混合电解制氢协调控制研究

鉴于光伏发电功率波动频繁且波动幅度大,电解制氢系统不能快速响应。本文提出一种基于光伏直流微电网的多方式电解制氢方案,对分布式光伏发电微网模式下电氢耦合系统控制策略进行研究。本文所提出的构想有利于减少动态弃光,改善运行的平稳性,完成电氢耦合的整体源网荷的实时功率平衡,提高电氢耦合系统整体能效水平和经济性。

光储微电网在应急供电系统中的快速响应机制研究

在社会经济飞速发展的今天,电力系统稳定性与可靠性问题引起了人们的普遍关注。光储微电网是新的能源供应方式之一,由于具有灵活性、环境友好性等特点而在应急供电系统方面展现了极大的潜力。论述应急供电系统中光储微电网快速响应机理,目的是提高电力系统应急处理能力及供电可靠性。研究首先对光储微电网定义,构成及应急供电功能进行综述,对其技术特点和优势进行分析,对国内外应用现状及发展趋势进行评述。然后,在电力系统应急响应理论框架基础上,讨论光储微电网和电力系统应急响应之间的关联性并提出光储微电网应急响应机理设计原则及关键技术。该研究进一步提出了实现光储微电网快速响应机制的策略,包括能源管理与优化调度、智能监控与故障诊断、应急通信与信息共享。实施上述策略可有效地增强光储微电网应急供电时的响应速度及供电可靠性。研究结果表明:光储微电网对提升电力系统应急供电能力效果显着,对推动电力系统可持续发展有重要意义。