智能电力装备控制系统在分布式发电系统中的应用

分布式发电系统作为清洁能源发展的重要方向,正受到越来越多的关注。智能电力装备控制系统作为其中的关键技术,在实现能源的高效利用、负荷平衡及微网稳定性方面发挥着重要作用。文章介绍了智能电力装备控制系统在能量管理、负荷平衡、智能微网控制等多个领域的应用,并指出要进一步研究和创新,以充分发挥智能电力装备控制系统的潜力,促进分布式发电系统的可持续发展。

含分布式发电系统的微网技术研究综述

分布式发电系统的大规模应用将对电网运行、控制和电力市场等带来新的机遇和挑战,整合分布式发电系统、储能元件和负载的微网技术将是解决大规模分布式发电系统并网问题的有效途径之一。文章详细介绍了微网技术的相关概念、研究现状和进展情况,全面阐述了微网在运行、控制、保护、经济性等方面的特点和优势,并结合微网技术的可行性和经济性,深入探讨了微网的发展前景和研究方向,指出孤网运行下的微网可以为重要负荷用户提供高可靠性的电能。

可再生能源分布式发电系统建模综述

基于可再生能源的分布式发电是国民经济可持续发展战略和环境保护的重要组成部分,总结了包括PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)变换器、风力发电单元(含恒速恒频异步风力发电机组、双馈风力发电机组和直驱式永磁同步风力发电机组)、太阳能光伏发电单元、各种储能单元(含蓄电池储能、超级电容器储能、飞轮储能及超导磁储能)、负荷及输电线路的分布式发电系统详细的稳态和暂态数学模型,模型的研究为进一步研究分布式发电系统及其并网运行特性提供理论基础。

用于单相分布式发电系统孤岛检测的新型电流扰动方法

当分布式发电系统提供的功率与本地负载所需功率匹配,且负载角和扰动角度相等时,即使发生孤岛现象,公共耦合点电压也一直处于非检测区内,从而导致主动频率偏移法无法识别孤岛效应的问题。针对上述问题,本文提出了一种新颖的2N电压周期电流扰动方法,即第2N电压周期采用主动频率偏移方法,第2N+1电压周期的电流与电压同步。根据公共耦合点相邻周期间的电压频率差是否正负连续交替变化来识别孤岛现象。仿真和实验结果证明该方法很大程度上解决了非检测区的问题,而且适用于多台逆变器的并网运行情况。

风-光-沼可再生能源分布式发电系统电源规划

为了有效提高风–光–沼混合可再生能源分布式发电系统的可靠性和经济性,首先研究分析了风、光、沼各发电电源特点以及该分布式发电系统结构特征,并以此为基础建立了其系统电源规划的优化目标函数和约束条件函数等数学模型。由于改进的自适应遗传算法使用最优保存策略进化模型的选择算子、改进的自适应交叉算子和变异算子,来获得较优的全局搜索能力和较强的鲁棒性,所以采用该遗传算法对此分布式发电系统电源规划进行优化运算处理。最后选取某负荷中心的300 kW负荷总量为对象进行风–光–沼混合可再生能源分布式发电系统的电源规划模拟优化求解,算例结果验证了该方法的可行性和有效性,而且对其它类型可再生能源分布式发电系统电源规划有一定的指导意义。

面向分布式发电系统的CIM扩展

IEC61970标准《能量管理系统应用程序接口(EMS-API)》,实现了能量管理系统中应用软件的无缝集成,但是IEC61970没有分布式发电系统的公共信息模型(CIM)。文中对原有IEC61970中的CIM进行扩展,建立了光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池发电系统、储能系统的CIM,实现了包含分布式发电系统的完整的电网信息模型,并应用于微网能量管理系统的设计。

基于突变决策的分布式发电系统电能质量综合评估

在电能质量市场机制下,为了实现分布式发电系统按电能质量分质定价上网的目的,迫切需要找到一种有效的电能质量综合评估方法。针对分布式发电系统电能质量综合评估进行了研究,建立了其电能质量评估的分级指标体系,提出了量化其电能质量优劣程度的突变决策模型。该方法具有严格的理论基础,可操作性强,且能消除评估过程中人为因素的影响,结果更加客观、准确。以某风电场的实测数据为例,验证了所提出方法的可行性。

用于分布式发电系统孤岛检测的偶次谐波电流扰动法

孤岛检测是分布式并网发电系统必须具备的能力,但频率或相位偏移等传统主动式孤岛检测方法在并网逆变器输出与本地负载功率平衡时难以有效检测出孤岛现象。针对已有孤岛保护方法的不足,本文分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响,找到了适合多机并网系统快速孤岛检测的偶次谐波扰动信号,在此基础上结合过零点频率检测法,将电流谐波扰动的正反馈引入孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响,孤岛发生时,形成扰动信号的正反馈回路,并迅速累积使公共耦合点电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统等优点。仿真和实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。

含模块化多电平变流器的分布式发电系统动态特性分析

根据模块化多电平变流器(modular multilevel conv-erters,MMC)的工作原理和拓扑结构特点以及逆变型分布式发电系统(distributed generation,DG)的运行特点,建立了由MMC构成的DG等值系统及其交流电流控制器数学模型。运用PSCAD分析了基于MMC的DG系统动态特性,发现当直流电压大幅波动时,DG交流电流和输出功率同样出现了大幅波动的情况。针对这一问题,提出了改进的交流电流控制器,并通过仿真证明了该控制器的有效性。

基于现场可编程门阵列的分布式发电系统实时仿真相关问题研究

分布式发电系统在用户侧的大规模广泛接入对配电网的运行、控制与保护带来了革命性的影响与挑战,其暂态仿真和实时仿真的重要性日益凸显,其中实时仿真可借助现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)强大的硬件计算能力。提出并实现了基于FPGA的电气和控制系统异步通讯数据交互方法,缩短了实时仿真的计算步长;在交流源模块中,实现了基于FPGA的数值计算插值方法,在不增加较多计算资源的同时放宽了实时仿真的步长选择。通过搭建光蓄混合发电系统算例对实时仿真器进行验证,电气和控制系统的仿真步长分别为1.096?s以及1.696?s,通过与PSCAD/EMTDC的仿真结果比较,验证了设计方法的计算精度。

分布式发电系统中并网逆变器比例谐振控制

比例谐振(PR)控制器能够在静止坐标系下对交流信号实现无静差控制,将此控制器应用于分布式发电系统中并网逆变器。采用电网电压定向的矢量控制和PR控制,实现了d轴和q轴电流的解耦控制以及功率任意可调。对静止坐标系下的PR控制器进行了静态和动态实验。最后,对电网电压不平衡时PR控制器的三相并网逆变器进行了实验,并与同步旋转坐标系的PI控制策略进行对比实验。实验结果表明:采用PR控制器的三相并网逆变器有很好的静、动态性能和抗电网电压不平衡能力。

基于逆变器的分布式发电系统反孤岛控制的小信号建模与分析

分布式发电系统要求具有孤岛检测的功能,通常采用带有正反馈扰动的孤岛检测算法。分布式发电系统的孤岛检测性能与系统稳定性之间存在矛盾。文章通过分布式发电系统的小信号模型,分析了带正反馈反孤岛控制时系统的稳定性。通过分析正反馈反孤岛增益与系统功率传输能力以及系统最大功率传输限与孤岛检测时间之间的关系,说明了主动相位偏移反孤岛算法有关参数对系统稳定性及系统功率传输能力的影响,为设计反孤岛算法的参数及确定系统最大功率传输能力提供了依据。

分布式发电系统离网运行模式下输出电能质量控制技术

针对分布式发电系统离网运行模式下输出电能质量的需求,以实现不平衡与非线性负载下系统输出稳定幅值和频率电压为控制目标,提出了基于比例积分谐振(proportion integration resonance,PIR)的电压外环控制和预测电流控制(predictive current control,PCC)的电流内环控制的双闭环控制策略,以解决传统的比例积分控制器由于带宽限制而引起离网运行下系统输出电压性能恶化的问题。在此基础上建立了基于永磁直驱风电机组的实验平台,实验结果表明,该控制方案可实现系统在不平衡与非线性负载下具有稳定的电压输出性能,具备优良的负载动态适应能力,可增强分布式发电系统在不平衡与非线性负载下的运行能力。

可抑制5次谐波的分布式发电系统并网设计

采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)设计了电压型三相并网逆变器。该逆变器中的DSP可检测电网中的5次谐波电流,其运行速度消除了检测延时对系统的影响,实现了对5次谐波的瞬时检测,同时DSP还可对检测信号进行处理,实现了对绝缘栅双极性晶体管的控制。有无谐波2种情况下的实验结果表明,该逆变器在将有功功率输入电网的同时可较好地抑制5次谐波,具有较好的稳定性与实用性。

一种可实现分布式发电系统平滑切换的三相逆变器控制方法

当大电网停电时,为保证关键负荷不间断供电,分布式发电系统应能从并网模式切换到孤岛模式。本文提出了一种新的分布式发电系统中三相逆变器控制方法,用于实现其运行模式的切换。与传统的混合电压电流模式控制相比,提出的控制方法除保持了较好的动态性能外,改善了切换过程中的负载电压质量。在并网模式下,逆变器控制成电流源,向电网注入给定的有功和无功电流;孤岛发生时,逆变器输出功率与关键负荷不匹配将导致电压幅度和频率发生偏移,当偏移达到给定值时,调节器自动调整电流指令使逆变器输出功率与负荷匹配,从而将电压和频率偏移限制在给定范围内,因此切换过程中的负载电压质量得到改善。同时,本文对整个系统进行了分析,并给出了参数的设计方法。最后,仿真和实验对提出的控制方法进行了验证。

分布式发电系统仿真理论与方法

介绍当前分布式发电系统仿真研究的主要背景,分析分布式发电系统对传统的电力系统仿真技术提出的问题与挑战.提出分布式发电系统暂态快速仿真的基本思想.

分布式发电系统故障定位新算法

分布式电源(Distributed Generation,DG)接入配电网后,配电网由单电源辐射状网络变成了分布电源供电的复杂网络,保护的运行环境发生了深刻变化。根据分布式发电系统结构和特点,提出一种基于分布决策的故障定位新算法,进行网络划分形成智能电子装置(IED)的关联区域,利用关联区域边界节点信息完成故障初步定位,再根据故障关联区域的节点连接关系,利用各区段两端节点信息精确定位故障。算法采用静态区域划分,划分结果可动态修整,降低了实时性要求且对IED信息缺失及DG投切造成的电网结构变化具有一定的适应性;故障一次和二次定位原理清晰,信息和计算量小。通过对算法的算例分析,验证了算法的正确性。

分布式发电系统中并网逆变器的比例反馈积分控制技术

分布式发电系统并网逆变单元输出电流的控制性能直接影响到系统输出的电能质量.传统PI控制无法消除并网电流(交流)的稳态误差,但稳态误差存在的根本原因相关文献描述较少.为了解释其原因,首先建立了并网电流线性控制模型,然后通过线性叠加定理和频域分析,揭示了传统PI控制交流量存在稳态误差的本质,并提出一种新的PI控制,即比例反馈积分PFI控制.PFI控制不仅解决了传统并网电流PI控制中存在稳态误差的问题,而且还具有直流抑制特性.此外,提出的PI控制具有原理简单,实现方便,单相三相系统均适用等优点.和理论分析一致,仿真结果验证了提出的PI控制的有效性.

基于多智能体的分布式发电系统协调优化

本文采用评价体系的动态合同协议,解决分布式发电系统的运行优化问题.根据分布式发电系统的结构特点,建立了一种分布协调的Multi-Agent体系.将各基本可再生发电单元作为电源Agent,能量管理系统看作是管理协调Agent.同一地域内的电源Agent组成一个Agent域,由管理协调Agent对域内各电源Agent电源登记管理.各Agent域聚集成一个分布式的网络结构.在此网络结构中,采用评价体系的动态合同网协议进行协调发电以简化投标过程,以减少通信量,提高系统的优化效率.管理协调Agent作为招标方,各电源机组作为投标方并按照偷懒原则进行投标.最后对一个小型的分布式发电系统进行仿真实验,验证了所提出方案的可行性,并保证了分布式发电系统的电能质量和可靠供电.

分布式发电系统中储能单元的容量优化

为了解决分布式发电系统中储能单元的容量优化问题,利用超级电容器储能与蓄电池储能的互补特性,将二者综合考虑,以最小成本为优化目标函数,系统性能指标为约束条件,应用混沌蚁群算法,进行容量的组合优化设计。结果表明,该方法是有效的。