基于深度学习的恒功率负荷直流微电网稳定性分析

针对恒功率负荷(CPL)因负阻抗特性导致直流微电网母线电压失稳的问题,从限制CPL取值范围出发,引入深度学习算法分析系统的稳定性。首先,通过采用直流微电网机理模型仿真,建立初始数据库;然后,对数据库进行预处理,在此基础上,利用最大信息系数进行相关性分析,得到系统参数与CPL临界值之间的相关性强弱信息,并实现输入特征降维;接着,采用自定义损失函数与量化预测性能等方法设计适用于CPL临界值预测的深度学习策略。最后,针对不同场景的直流微电网进行仿真测试,并通过硬件在环实验验证所提深度学习策略的有效性和优越性。

自适应调节下垂系数的微电网控制策略

针对采用传统下垂控制的分布式电源在孤岛运行时受负荷变化影响使其频率偏离额定值或电压幅值偏移较大,在并网运行时因配电网受到干扰后电压或频率出现波动致使输出功率不能保持恒定的缺陷,设计了一种能实现孤岛频率无静差、孤岛电压幅值小偏移量和并网恒功率输出的自适应调节下垂系数的控制器。同时,基于该下垂控制器的特点,提出了一种改进的微电网综合控制策略,即多重主从控制策略,以克服基于V/f的主从微电网系统控制和基于V/f的多主微电网系统控制中存在的不足。通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了控制器和多重主从控制策略的有效性和可行性。

微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标

复合储能在微电网功率平衡、平滑可再生能源波动、提升电能质量等方面发挥多重作用,针对包含光伏发电、风力发电和典型负荷的微电网,提出一种合理配置复合储能容量的方法。针对复合储能优化配置,以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能多目标优化数学模型,采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解;针对子目标函数权重系数的确定,提出目标函数适应度离差排序法;提出了定量评估微电网储能多目标优化效果的参数指标,并以此为依据,对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标优化结果。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了方法的合理、有效性。

微电网典型特征及关键技术

总结了微电网的运行模式、容量与电压等级和结构模式等典型特征,详细阐述了微电网的优化设计、运行控制、保护和经济运行等关键技术的研究方法和思路;分析了当前国内外典型微电网系统的重要特征及关键技术、微电网未来的发展方向和新型技术,并给出了对国内微电网研究和建设的相关建议。

微电网改进多时间尺度能量管理模型

为减小可再生能源随机性和波动性给微电网稳定经济运行带来的影响,考虑到可再生能源预测精度随时间尺度减小而提高的特点以及不同时间尺度能量管理之间的强耦合关系等因素,在常规多时间尺度能量管理框架的基础上,提出了微电网多时间尺度能量管理的改进模型及其协调控制策略,即通过在超短期调度与实时控制之间增加超超短期调度,在长期调度与短期调度之间增加缓冲边界约束,在超短期调度中加入与长期特性有关的储能荷电状态惩罚项等改进措施,实现对微电网能量管理的逐级细化、优化求解以及全局和局部的协调。实际系统验证表明,相比常规多时间尺度能量管理,所提改进模型及其协调控制策略具有精度高、求解速度快、充分协调各时间尺度优化等特点。

基于改进微分进化算法的微电网动态经济优化调度

针对微电网静态经济调度忽略了各时段之间内在联系的不足,考虑风电机组、光伏电池以及钠硫电池等不确定性因素对经济调度的影响,以微电源出力和微电网运行成本最小为目标函数,建立了微电网动态经济调度模型。采用VC++编制了利用改进微分进化算法的微电网动态经济调度程序,通过改变动态交叉因子,提高了算法的收敛速度和防止陷入局部最优的能力。根据微电网算例结构的特点,分别针对微电网孤网/并网运行情况,制定了微电源的出力原则和运行控制策略。计算结果表明,采用动态优化理论的微电网经济调度较静态调度在成本节约上更具优势,也使得钠硫电池的充放电更具有全局性和实际意义。

基于多层控制的微电网运行模式无缝切换策略

以浙江省温州市鹿西岛并网型微电网工程为实例,首先介绍了基于IEC 61850标准的微电网三层控制体系。然后,重点分析了并网高压快速开关及储能变流器的运行控制特性,并对储能变流器由功率控制转换到电压幅值—频率控制时的控制逻辑进行了改进,使其更适应系统运行模式切换的要求。通过微电网中央控制器和模式控制器的配合,尽量减小模式切换过程中由于功率不匹配带来的暂态冲击,成功实现了运行模式的无缝切换。最后,通过实际工程的现场测试,确定了策略中涉及的关键时间定值,最终实现了系统运行模式的无缝切换。

计及附加机会收益的冷热电联供型微电网动态调度

在分时电价及微电网并网运行条件下,为更好地调度储能和可调度型微电源并优化微电网购电及售电功率,建立了计及附加机会收益的冷热电联供(CCHP)型微电网动态调度模型。以一个包含风机、光伏电池、储能、燃料电池、CCHP系统的微电网为例,采用基于模拟退火的粒子群优化算法对调度模型进行动态寻优,从而求得调度周期内各微电源的最佳经济出力,同时比较了CCHP系统相对于分产系统的优势。算例分析验证了所述模型和算法的有效性,仿真结果表明:并网运行条件下,计及附加机会收益的CCHP型微电网调度模型能够在能源梯级利用和节能减排的基础上,优化网内各组成部分的出力从而降低微电网的运行成本。

基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略

在含有分布式电源的微电网中,下垂控制会导致系统频率、电压偏离额定值,需要上层控制环节来消除偏差。然而分层控制中大多数控制策略都需要集中式的控制中心,对通信依赖度高,具有一定的局限性。文中结合微电网分层控制的基本框架,以实现每一层的分布式控制为目标,提出了基于多智能体一致性算法的分布式分层控制策略,以维持微电网系统频率和电压的稳定,以及实现有功、无功负荷在分布式电源间的灵活分配。文中提出的控制策略采用完全分布式的控制方法,在每一层控制中均不需要集中式的控制中心,适用于拓扑结构多变的微电网。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性。

微电网监控与能量管理装置的设计与研发

为满足对微电网进行监控和能量管理的需要,借鉴智能变电站分层体系结构,提出了由设备层、管理层和优化层3个逻辑层次构成的微电网监控与能量管理一体化系统。并基于此,设计了位于管理层的微电网监控与能量管理装置(MMEMD)。MMEMD的主要功能包括:采用异构通信技术对微电网中各类分布式电源、储能、负荷及开关等设备进行实时监控;通过微气象监测功能对风光出力进行超短期预测;将"源—储—荷"的运行信息统一转换为IEC 61850信息模型,并通过通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信服务与优化层进行信息交互,以及配合优化层进行微电网的多时间尺度协调控制和能量优化。在介绍MMEMD软硬件设计的基础上,构建了实验平台对MMEMD的主要功能进行了实验验证。

基于同步电压源的微电网分层控制策略设计

提出了一种基于同步电压源的不同时间尺度的分层控制策略。在一次控制中,分析了传统同步电压源控制存在的无功功率均分问题,采取增大下垂系数法提高功率均分的精度,这种方法适用于带本地和公共负载的各种拓扑结构的微电网;在二次电压和频率控制中,详细给出了下垂曲线二次调整量的计算方法,提高了系统的电压和频率质量;此外,在二次控制中,还提出了基于同步电压源的无缝切换和联络线功率控制方法,在微电网并网同期过程中能够维持各微源的功率均分关系,在微电网并网运行时能实现微电网和主网之间的联络线功率控制,并使各微源按比例均分负荷和联络线功率。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出的控制策略的合理性。

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度

微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。

含热泵的热电联产型微电网短期最优经济运行

微电网作为一种优异的可再生能源接入方式,引起了国内外广泛关注,而如何进一步提升微电网的可再生能源消纳比例已成为热点问题。为此,文中在热电联产型微电网中引入了用于消纳过剩风电并承担部分热负荷的热泵装置,综合考虑了热泵装置的电热特性、储能装置充放电寿命损耗费用、弃风损失、热电联产机组的开机费用和燃料费用等,以调度周期内运行费用最小为目标函数建立了热电联产型微电网短期最优经济运行模型,采用混合变异算子的粒子群优化算法对模型进行求解。算例分析表明,引入热泵装置后达到了减少微电网弃风、减少储能装置反复充放电和节约燃料消耗的目的,为热电联产型微电网短期调度运行提供了参考。

风柴储生物质独立微电网系统的优化规划设计

对某偏远原住民社区现有供电系统、负荷及自然资源情况进行了分析统计,提出一种包含风柴储生物质的独立微电网解决方案,以替换现有的柴油供电系统。根据各分布式电源的技术特性,提出一种改进型负荷跟随控制策略,以柴油发电机组和生物质发电系统分别跟随系统内不同时间尺度下的净负荷波动,储能系统主要起系统稳定控制作用,可显著提高可再生能源渗透率,减少柴油消耗量,并能优化储能系统的容量配置和运行工况。以系统20年寿命周期净现值费用与污染物排放最小为优化目标,采用改进型非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),开展了系统方案的综合优化设计,结果表明了优化设计方案的可行性。

交直流混合微电网中储能变流器无缝切换策略

设计了一种交直流混合微电网结构,分析了储能变流器在该微电网平台结构中的作用,重点研究了并网切换孤岛、孤岛切换并网的过程。针对不同工况互相切换过程中存在的问题,提出了储能变流器无缝切换策略,包含并网切换孤岛过程补偿算法与孤岛切换并网过程预同步方法。实现了两种工作模式间的无缝切换,变流器输出电压电流平滑过渡。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性与可靠性。

高可再生能源渗透率下考虑预测误差的微电网经济调度模型

提出了一种高可再生能源渗透率下考虑预测误差的微电网经济调度模型,由日前计划和实时调度两层组成。日前计划层考虑间歇性能源预测误差的情况下制定微电网的运行计划;实时调度层根据间歇性能源功率预测误差实时修正运行计划并进行电压和潮流优化。在可再生能源高渗透率的情况下,所提出的模型有效地修正了预测误差引起的可再生能源功率波动。仿真结果表明,所提出的模型能够充分利用可再生能源,协调分布式电源和储能系统,实现微电网经济、安全、稳定运行。

考虑自适应虚拟阻抗的微电网分布式功率控制策略

针对低压微电网中,采用传统有功功率—电压幅值下垂控制的分布式电源在阻抗不匹配时难以按照下垂系数合理分配负荷有功功率的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式功率控制策略,有效补偿了不匹配的馈线阻抗引起的电压降差异,实现了负荷功率的合理分配。所提策略基于多智能体一致性理论,构建了分布式的控制结构,各分布式电源仅需使用本地和相邻电源的功率信息对虚拟阻抗的模进行自适应调节,避免了对全局信息的依赖。通信网络拓扑中包含生成树的系统需求易于通过稀疏网络实现。同时,根据输出功率因数调节虚拟阻抗的阻抗角,增强了系统的鲁棒性。仿真结果证明了所提策略的有效性和可行性。

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略

微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。

基于动态相量法的逆变型分布式电源微电网建模与仿真

微电网中变流器的电磁暂态过程加剧了微电网的动态特性分析难度,为了快速准确地分析微电网的动态特性,文中采用动态相量法建立了逆变型分布式电源微电网的动态相量模型。通过MATLAB/Simulink分别用动态相量模型和电磁暂态模型对含2个逆变型分布式电源的微电网进行仿真分析,仿真结果表明,动态相量模型在较高精度范围内近似电磁暂态模型,验证了模型的正确性和有效性。而且,所提出的动态相量模型在保证较高精度的同时,提高了仿真速度,节省了仿真时间,为复杂微电网的建模提供了一种新方法。

基于鲁棒优化的含风电工业微电网经济调度模型

风电是广泛使用的清洁可再生新能源,将风电引入工业微电网中,对其节能减排有着重要意义。以含风电的工业微电网为研究对象,基于鲁棒优化方法,以发用电成本最低为目标,以生产计划与火电机组出力计划为决策量,建立了含风电工业微电网自发电经济调度双层模型,并利用Benders分解算法对其进行求解。文中还应用某工业微电网数值算例进行测试,结果表明模型能有效平抑负荷波动,降低微电网发用电成本;验证了该鲁棒优化模型在最差情况下优于确定性模型,并且可根据需求改变不确定代价权衡保守性与最优性。