基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略

针对高比例分布式光伏接入配电网引起的电压质量问题,提出一种基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略。首先分析了中低压有源配电网电压控制方式,提出一种光伏逆变器电压区间分区控制方法;然后,提出了中低压配电网2阶段分层控制架构,构建以网络损耗最小、电压偏差最小和分布式电源消纳最大为目标的优化控制模型;最后,结合IEEE 33节点算例以及某实际配电网算例对有源配电网分层控制策略进行验证。IEEE33节点算例表明,优化方法可使配电网整体损耗降低3.79%,电压偏差率降低27.29%;实际配电网算例结果表明,优化方法可使配电网整体损耗降低36.33%,电压偏差率降低62.59%,并可有效提高光伏消纳平衡能力,保障有源配电网安全稳定运行。

基于场景构建技术的区域微能源网群的分层协调优化方法

考虑区域微能源网中风、光出力与负荷功率的不确定性,提出一种针对新能源消纳的区域微能源网分层协调优化方法。首先,考虑相关性引入正态Copula函数建立各随机变量联合分布关系,并计及预测误差,建立不确定性典型场景。然后,考虑弃风弃光的损失,以微能源网运行成本最小为目标建立分层协调优化模型。该模型的上层为微能源网群灵活性资源的协调消纳优化,下层为微能源网内部的消纳优化。采用基于目标级联分析的分层优化方法迭代求解,得到区域微能源网分层协调优化策略。最后,以某实例微能源网群为例进行验证,表明所提方法提高了区域电网的新能源消纳率。

考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制策略

忽视配电网运行的负荷特点,会导致蓄电池状态以及功率交换情况的优化不足。为了解决配电网节点拓扑和负荷不确定性的问题,提出了一种考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制方法。分析了包括负荷节点、变压器、断路器、隔离开关等节点在内的配电网拓扑结构,分别计算了并网模态、孤岛模态下的能量关系,建立源网荷储分层协调控制模型,并使用拉丁超立方抽样方法生成不确定性的场景,引入了惯性权重、学习因子等参数改进粒子群算法,设计多目标分层粒子群算法的调控流程,实现配电网源网荷储分层协调控制。实验结果表明:应用该方法后,蓄电池的能量状态更好,交换功率更高;分层协调控制效果较佳,并可以根据实际需求进行配电网负荷状态自适应调整。

风火联运源端系统有功优化运行分层协调思路

中国风资源与负荷中心逆向分布的特点客观上形成了含集群风电的多电源联运源端系统,其中最典型的是风火联运源端系统,提高其发电的控制灵活性对于促进风电消纳十分重要。针对"三北"地区风火联运源端系统特点,提出在调度中心和源端发电单元之间建立有功优化运行层,对局部分散的风电场和火电机组进行协调控制,从而提高源端电力的控制灵活性,充分利用消纳空间以提高风电利用率;其中,异特性多类型机组联运的控制复杂性问题、强刚性风火联运源端系统应对可再生能源发电波动性难题是实现源端系统有功优化运行的关键难题。文中从区域风电场群协调模式、多空间尺度分层协调模式以及多时间尺度逐级精细化策略3个方面提出了相应的解决思路;在此基础上,提出多时空尺度分层协调有功优化运行体系,并梳理相应的运行性能评价指标;最后,着重从体系中风火协调层、集群风电协调层两个角度阐述关键技术问题。

风电直流微网的电压分层协调控制

对于以新能源发电为主的微网系统,直流微网以其显著优势成为微网技术新的研究方向。该文以风电直流微网为例,在分析直流微网的构成以及各种运行模式的基础上,提出电压分层协调控制策略。该控制策略通过检测直流电压的变化量来协调各电力电子变流器的工作方式,从而确保在不同工况下都能保持微网内的有功功率平衡。各变流器独立工作,无需相互通信,可简化控制系统结构,并使直流微网具备"即插即用"功能。通过对含永磁风电机组、储能蓄电池的直流微网的仿真分析,验证所提控制策略对直流微网的有效控制。在风速或负荷变化、电网故障、蓄电池达到容量限定值等各种工作状态下,各端变流器都能根据直流电压变化量做出快速响应,从而提高了系统的稳定性和供电质量。

考虑电网分时电价的直流微电网分层协调控制

针对无通信条件下低压直流微电网的分布式控制,提出了一种考虑电网分时电价的分层协调控制策略,将储能单元的剩余充放电功率与电网电价相结合,通过比较电池的充放电成本和电网电价,采用低价购电、高价售电的策略,以降低系统的运行成本。该策略将直流微电网的控制系统分为3个层次。其中,底层变流器控制层和中层母线电压控制层能够在保持各单元控制结构不变的情况下,根据公共直流母线电压平滑调节各单元输出功率,实现直流微电网的分散自治运行;上层功率调度层通过获取交流电网侧的分时电价信息,改变并网DC-AC变流器的实时运行状态,从而充分利用储能单元的剩余功率,提高系统运行的经济性。该策略下,系统中各组成单元均采用分布式控制结构,在保证多个电压控制单元间功率合理分配的同时,实现变流器"即插即用"的功能。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于集群风电虚拟机组的源端系统分层协调日前计划

在高风电渗透率系统中,单个风电场以"负负荷"形式参与日前计划的传统模式未能充分发挥风电的空间平滑性特性,可调度性较低,而且风电场数量众多也增加了日前计划模型复杂度。文中提出将集群风电作为虚拟机组参与分层协调日前计划的新思路,集群风电虚拟机组(WVPG)对调度中心以"准常规电源"形式参与日前计划,对集群内部则实现多风电场互济运行。首先介绍了基于WVPG的日前分层协调发电计划的总体框架;然后分别介绍了WVPG内部多风电场、WVPG与火电机组的日前协调发电计划优化模型。仿真算例分析表明,分层协调日前发电计划模型比单个风电场直接参与日前计划策略更佳,可提高含风电系统日前计划的安全性和经济性指标;与传统的简单区间和场景模型相比,考虑WVPG安全性和经济性综合风险的概率优化模型可降低风电日前计划的安全性和经济性风险。

主动配电网电压分层协调控制策略

主动配电网中间歇式能源接入给配电网电压控制提出了更高需求。与此同时,可控分布式电源、储能装置及新型配电系统柔性交流输电设备等可控元素的加入在相当程度上增大了配电网电压控制复杂程度,使现有的控制方式受到了挑战。结合主动配电网可控元素复杂多样及控制结构灵活多变的特点提出了主动配电网电压分层协调控制策略。该策略基于配电网辐射状网架结构将控制区域划分为自治控制区域与协调控制区域两部分,并利用等效节点电压上下限指标区分控制边界,规避常规电压控制常见的调节振荡问题,在此基础上采用自上而下的方式,充分利用主动配电网有载调压变压器、分布式电源以及电容器等电压调节设备实现电压越限的调节,并通过算例仿真验证了该控制策略的有效性。

汽车ESP与ASS分层协调控制研究

建立整车8自由度模型和汽车电子稳定控制程序(Electronic stability program,ESP)与主动悬架系统(Active suspension system,ASS)的分层协调控制模型,对ESP应用基于状态观测器的自适应模糊控制,对ASS采用随机线性最优控制,并进行上层控制器的设计,上层控制器通过线性权函数输出下层控制器的加权值,从而实现协调控制的目的。基于Matlab/Simulink软件,在阶跃和双移线两种工况下进行仿真研究。仿真结果证明,所建立的分层协调控制模型与控制策略不仅能明显改善汽车的行驶稳定性和操纵稳定性,同时可提高车辆的乘坐舒适性。在Labview系统中建立上层协调控制器、ESP控制器和车辆模型,自行开发ASS并安装上车,结合ESP的执行机构进行硬件在环仿真。其结果与Matlab仿真结果基本一致。

微电网群频率调整的分层协调控制策略

针对分属于不同经营主体的微电网组成的微电网群,各微电网的经营目标、调频资源或调频能力等存在差异。为了使微电网群的频率调整达到调频任务的有序分担、调频费用的有序分摊以及调频经济性的有序达成等要求,分析了孤岛微电网群调频备用容量配备应遵循的规则,提出了微电网群频率调整的双层协调控制策略。第一层,各微电网中央控制器MGCC在微电网内部实施基于联络线功率偏差TBC的经济性调频控制,承担微电网自身有功变化所引发的调频任务,恢复系统频率和消除联络线交换功率偏差。当受扰微电网调频能力不足时,向上层微电网群中央控制器MGGCC申请微电网群互济频率调整辅助服务。第二层,MGGCC在微电网群层面实施基于恒频FFC的经济性调频控制,恢复系统频率。该策略可实现分属于不同经营主体的微电网群的频率调整控制的有序性和经济性。在频率分层调整过程中,各微电网承担自身扰动所引发的频率调整所产生的费用,包括自我调整和互济调整费用。算例结果验证了所提控制策略的有效性。该策略思想可为微电网群的设计、组网、运行与控制等工作提供参考借鉴。

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.

混合动力汽车制动稳定性分层协调控制策略

提出了混合动力汽车制动稳定性分层协调控制策略。制动过程中横摆力矩的补偿由再生制动力矩和目标滑移率的调整来完成,而通过对目标滑移率的实时确定,实现上层横摆力矩控制与下层滑移率及再生制动力矩控制的统一调节,保证车轮不出现抱死。在Matlab/Simulink平台上建立了7自由度整车模型,分别进行了低附着路面制动转弯和对开路面制动的仿真分析,结果表明,该制动稳定性分层协调控制策略,在保持制动效能的基础上,比单独滑移率控制能更好地保证混合动力汽车的制动稳定性。

电磁与摩擦集成制动系统防抱死制动分层协调控制

为了深入研究电磁与摩擦集成制动系统防抱死控制机理,提高其在紧急制动下的防抱死控制性能,在建立电磁与摩擦集成防抱死制动模型的基础上,根据电磁制动与电子液压制动各自制动控制特性,提出了电磁与摩擦集成制动系统防抱死制动分层协调控制方法。在硬件在环仿真平台上验证了数学模型的有效性,并在模拟干燥沥青路面、冰雪路面以及对接路面环境下,对比研究了电磁与摩擦集成制动系统、高性能电子液压制动系统和低性能电子液压制动系统的防抱死制动性能。结果表明:在防抱死控制过程中使用电磁制动取代低性能电子液压制动系统控制车轮最佳滑移率,仅使用低性能电子液压制动提供一定的制动强度,完全可以实现与高性能电子液压制动系统相同甚至更优的防抱死控制效果。

独立光储直流微网母线电压分层协调控制策略

提出一种基于双蓄电池储能系统的电压分层协调控制策略,以储能系统为主体协调控制母线电压稳定。根据母线电压的变化范围将系统的动态调节过程划分为稳态阶段与暂态阶段。稳态阶段下,采用双蓄电池组共同协调工作方式,解决了负载突变导致单组蓄电池充放电电流过大,易引起过流故障的问题;暂态阶段下,采用基于改进下垂控制的双蓄电池组轮换协调工作方式,解决了单组蓄电池荷电状态(State of Charge,SOC)达到上、下限后,出现过充或过放情况引起的蓄电池损坏问题。利用Matlab/Simulink平台分别对系统的两种动态调节过程进行仿真,验证各阶段下所提出的工作方式的有效性,并通过单、双蓄电池组的对比,验证所提出控制策略的合理性与优越性。

双馈风电场无功电压分层协调控制的研究

针对变速恒频双馈发电机和静止同步补偿器(STATCOM)组成的风电场,为了解决大型风电场并网运行的电压稳定性和无功裕度问题,提出面向并网点电压偏差指标和风电场无功源裕度最优的无功电压分层协调控制策略。阐述了双馈发电机组和STATCOM的无功分配原则,基于电压和无功裕度的综合指标构建无功电压分层协调控制策略的目标函数。采用粒子群优化算法的退火不可微精确罚函数法,求解该策略的非线性多约束最优化目标函数。基于Matlab/simulink搭建某风电场的电力系统仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。

基于一致性算法的独立直流微电网分层协调控制策略

针对独立运行的直流微电网,提出了一种适用于含光伏和储能的分层分布式协调控制策略。多个储能单元采用分层控制方法以维持直流母线电压的稳定,第1层控制采用适应性下垂控制方法,下垂系数可根据储能电荷状态和额定功率进行自适应调整以平衡蓄电池的荷电状态;第2层控制采用基于离散一致性算法的二次电压恢复和电流均分控制,仅通过与邻居节点间的通信实现母线电压调节和电流均分。为实现储能和光伏协调控制,光伏单元不仅能自动改变控制模式以保证直流微电网功率平衡,还能根据储能单元运行状态参与直流母线电压的二次调节,使直流母线电压恢复到额定值附近。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。

无人车辆行驶路径的分层协调最优跟踪控制

为了实现无人车辆对给定路径高精度跟踪控制,设计了分层协调最优控制器的路径跟踪方法。首先建立了车辆的动力学模型;综合路径跟踪控制精度和稳定性,以分段函数的形式设定了预瞄距离;建立了单点预瞄控制系统的状态空间方程并进行了线性化处理。设计了分层协调最优跟踪控制器,上层控制使用LQR最优控制,基于系统状态得到实时最优控制律;下层控制使用参数智能整定PID控制,实现了参数对系统工况的实时最优化,从而下层控制器能够准确跟踪上层控制器计算的最优控制律。经仿真验证,在变道-直线行驶和U形轨迹中,分层协调最优控制器的跟踪精度最高,且控制律幅值整体小于另外两种控制器。在连续转弯、大曲率等复杂道路的跟踪控制中,分层协调最优控制器能够实现较高精度跟踪,而文献[12]优化控制跟踪失败。实验结果表明,分层协调最优控制器具有较强跟踪能力和较好鲁棒性。

电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。

链式D-STATCOM直流电压分层协调控制策略

针对链式配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流电压影响因数多、难以控制的特点,本文提出了一种直流电压分层协调控制的策略。采用电压稳定控制、电压相间控制、电压均衡控制分别实现直流电压的总体稳定、相间平衡、模块电压平衡,从而使直流电压稳定均衡可控。并用PSCAD/EMTDC搭建模型,分别就负荷切换和负荷不平衡情况下进行了仿真验证,结果表明本文所提出方法的可行性和有效性。

立体农业综合评价的分层协调方法

概述了确定立体农业综合评价指标权重的分层协调方法,该方法立足于多准则群决策问题(MCGDM)的求解技术,比以往的方法有效,为评价立体农业提供了更为科学的依据。