基于分布式光伏系统的配电网逆功率控制系统设计

随着包括分布式光伏在内的新能源电力技术在配电网的广泛应用,经常出现以配电台区或用户侧表后为划分的网络节点,从原先的单向潮流变为双向潮流的复杂情况,因此,亟须对新形势下的配电网实施相应的控制和保护改善措施。提出了一种既不依赖于逆功率实际发生以后触发继电保护的被动响应,又不依赖于光伏发电预测和负荷预测等复杂逻辑的解决方案,并围绕该方案展开了阐述,其在逆功率事前主动调节中主要通过实时的并网点净功率与储能系统的运行状态进行动态判断,实施预防调度,同时辅以逆功率事后被动保护功能。通过案例实证和实现效果,证明了该方案的可行性,以期提高逆功率控制技术方案的可行性和适应性,最大限度地避免配电网中的弃光现象,进而确保配电网的安全、可靠。

分布式发电功率预测系统的研究

精确预测分布式光伏系统在不同负荷工况下的发电功率,可以有效地防止发电功率的不稳定。本文以分布式光伏发电系统为研究对象,采用在线空间重建与频谱特征提取相结合的方式,研究其在变负荷工况下的发电功率预报方法,并将其与DSP芯片相结合,实现对分布式光伏发电功率的预测。本文以光伏发电阵为研究对象,通过建立负荷工况光伏发电功率输出时序模型,研究不同工况下光伏源阵输出功率的动态变化规律,提出基于负荷工况判别的光伏源阵功率瞬态特性识别方法,从相空间提取出具有非线性特征的光伏源阵,实现对发电功率时序的精确预测。提出了一种基于数字信号处理器的电力预测模型。研究结果显示,利用所建立的模型,可以对分布式光伏发电系统在不同负荷工况下的发电功率进行准确的预测,并具有良好的收敛性能。

基于EWT的分布式光储PCC功率波动自适应平抑方法

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对混合储能(hybrid energy storage system,HESS)与分布式光伏接入PCC的典型场景,在分析EWT自适应处理波形的特点后,结合功率波动率与储能元件的响应特性,对PCC的光伏原始汇流功率进行EWT分解与优化修正,实现HESS的功率初级分配。之后为避免HESS的荷电状态(state of charge,SOC)频繁越限,提出了一种主动功率补偿的SOC控制策略,通过主动改变储能的参考信号使其SOC在安全范围内工作。结合实际数据的仿真验证表明,该平抑方法能够自适应地实现光伏出力的合理分解与功率分配,在延长储能使用寿命的同时有效满足并网功率波动的要求,为平抑光伏输出功率波动提供了新思路。

基于FCS-MPC的分布式HESS功率协调控制

针对孤岛直流微电网中分布式混合储能系统(HESS)协调运行问题,提出一种基于有限控制集模型预测控制(FCSMPC)的功率协调控制策略。该策略采用小波包变换来分解分布式HESS的功率需求,由于分解后信号的特点和分布式HESS中蓄电池初始状态的不同,于是对分解后最低频信号基于蓄电池荷电状态(SOC)设计自适应因数来进一步再分解。由于DC/DC变换器开关状态组合数量较少,使得多步FCS-MPC的滚动优化计算量较少,于是采用FCS-MPC取代双闭环PI控制,提高系统动态响应。搭建含有分布式HESS的孤岛直流微电网模型,并做了3种方案的仿真对比,验证该策略有效平缓了直流母线波动并实现蓄电池SOC一致。该策略有利于提高电网运行的稳定性,并延长蓄电池使用寿命。

混合多类型储能的分布式能源系统运行优化方法

对于含多类型混合储能系统的运行优化,通常将所有设备等效为一个整体,并未考虑各储能系统的运行特性差异等因素,最终导致设备利用率低,经济运行能力差。为此,首先以最大可再生能源消纳以及最小电网交换电量为目标,构建了优化函数模型。其次,考虑到多类型储能系统在充放电动态特性、运行成本特征以及SOC设定等方面差异,提出了一种结合能量型储能SOC一致性约束的双层解耦式运行优化方法,以适应分布式能源系统中的多类型储能协同运行。最后,以某个在建的分布式可再生能源系统工业示范园区数据为基础,对所提方法进行了算例验证与分析。结果证明,所提方法在保证分布式能源系统内多个能量型储能系统充放电同步性的同时,能够对具有相同运行特性的储能系统进行聚类,有效了降低计算复杂性,完成多类型储能协调与优化,并最终促进分布式能源系统的新能源消纳。

新型分布式光伏-储能系统设计及控制策略的研究

本文提出了一种全新的电源系统设计方法。利用光伏组件与储能电池相结合,创造了一个新型的光伏储能单元,光伏储能单元能够在各种光照条件下高效发电,提供稳定的电源支持。该方法有效克服了集中式或普通分布式光储系统存在的稳定性差、容量利用率低等不足。不仅提升了光伏系统的能源转化效率,还确保了机载设备的容量得到充分并最大化的利用。对于确保相关设备的长期稳定运行具有至关重要的意义,同时为其提供了强大的能源保障。

频分多址系统分布式强化学习功率控制方法

近年来,深度强化学习作为一种无模型的资源分配方法被用于解决无线网络中的同信道干扰问题。然而,基于常规经验回放策略的网络难以学习到有价值的经验,导致收敛速度较慢;而人工划定探索步长的方式没有考虑算法在每个训练周期上的学习情况,使得对环境的探索存在盲目性,限制了系统频谱效率的提升。对此,提出一种频分多址系统的分布式强化学习功率控制方法,采用优先经验回放策略,鼓励智能体从环境中学习更重要的数据,以加速学习过程;并且设计了一种适用于分布式强化学习、动态调整步长的探索策略,使智能体得以根据自身学习情况探索本地环境,减少人为设定步长带来的盲目性。实验结果表明,相比于现有算法,所提方法加快了收敛速度,提高了移动场景下的同信道干扰抑制能力,在大型网络中具有更高的性能。

分布式储能系统光伏功率共享性能优化方案研究

在“双碳”目标下,分布式储能系统成为并网发电的重要研究方向。结合实践案例,分析了分布式储能系统光伏功率共享性能指标,解析了光伏共享社区分布式储能系统最优解集推导方式,通过两类应用场景——EMS智能管理的共享电池应用场景、“光储柴”联合运行共享应用场景,进一步提出了分布式储能系统中光伏功率共享性能优化方案,进而实现对不同应用场景下的光伏功率共享,为分布式储能系统的应用方案全面优化提供理论参考。

分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法

为了实现直流电压稳定控制以及保证功率的实际传输效果,提出分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法。架构二层控制层,以直流电压斜率控制和直流输电线路的功率损耗为主要目标,通过本地电压控制器和全局功率控制器,控制电压和功率,均衡电压和功率之间的冲突;主要控制层中的下垂控制器依据电压和功率的控制结果,修正功率参考值,计算功率控制结果。测试结果表明:光伏出力结果与额定值相差低于5 MVA,风机出力结果与额定值相差低于1 MVA,在1 s内完成直流电压的稳定控制,且具备功率参值的修正功能,能够保证电压和功率的实际输出效果。

过载储能系统SoC快速均衡控制与分布式功率分配策略

储能系统过载时,保证荷电状态(state of charge, SoC)均衡并提升其调节不平衡功率的能力是目前亟待解决的问题。为提高过载储能系统的能量利用率,提出了基于SoC快速一致的功率分配策略与离散时间分布式控制方法。首先,利用分布式算法使其他储能电池跟踪到不平衡功率的平均值;然后,给出各储能电池的输出功率或输入功率的表达式,设计基于周期时变控制和多采样率控制的分布式平均一致算法,并给出平均一致算法的最优收敛率。理论分析表明,所提功率分配方案能够实现SoC快速一致,与已有功率分配方案相比,所提方法提升了储能系统对电网不平衡功率的调节能力。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。

基于BIRCH的分布式光伏系统短期发电功率预测方法

当前分布式光伏系统短期发电功率预测结构多设定为目标式,预测范围在实际发电环境下受限,导致平均绝对预测误差增加。为此设计基于利用层次方法的平衡迭代规约和聚类(Balanced Iterative Reducing and Clustering Using Hierarchies,BIRCH)的分布式光伏系统短期发电功率预测方法。首先,明确预测指标,采用多层级的方式设计预测结构;其次,结合BIRCH原理,设计发电功率预测模型;最后,采用梯度回归处理的方式来实现最终预测。测试结果表明,对比传统变分模态分解-麻雀搜索算法-反向传播(Variational Mode Decomposition-Sparrow Search Algorithm-Back Propagation,VMD-SSA-BP)光伏系统短期发电功率预测小组、传统时序动态回归光伏系统短期发电功率预测小组,此次所设计的方法得出的平均绝对预测误差被较好地控制在2.1以下,预测效果更佳,针对性更强,误差可控,具有实际的应用价值。

基于ARIMA时间序列的分布式光伏系统输出功率预测方法研究

分布式光伏系统输出功率的预测是对配电网进行协调调度,进而有效消纳分布式光伏发电的关键。文章对天津某地区配电网中分布式光伏电站的功率特性进行研究,建立了基于ARIMA时间序列的分布式光伏系统输出功率预测模型。此外,还分别建立了基于ARIMA时间序列与神经网络的分布式光伏系统输出功率预测模型,以及基于ARIMA时间序列与支持向量机的分布式光伏系统输出功率预测模型,并比较了3种预测模型的预测误差。分析结果表明,与其他2种预测模型相比,基于ARIMA时间序列与支持向量机预测模型的预测误差较小,晴天、雾霾天、阴天和雨天条件下,该模型的预测误差分别为7.02%, 9.13%, 9.35%和9.48%,该模型的年预测误差为13.65%。

一种用于分布式发电系统的有功功率补偿模型

针对高穿透率的分布式发电系统将给电网带来的电能质量等一系列问题,提出一种用于并网分布式发电系统的有功功率补偿模型。该模型利用兼具多种储能技术优点的混合储能系统来补偿分布式电源产生的功率波动,具有补偿功率高、储能容量大的性能优势。模型中提出了基于能量预测的动态能量优化算法以提高储能设备的利用效率,利用模糊控制得出储能设备的补偿功率给定值。仿真分析验证了该模型的有效性,在提高补偿性能的同时可观地降低了储能设备的容量需求,从而节约了成本,具有实际应用价值,可用于改进现有储能系统。

基于认知无线电系统的协作中继分布式功率分配算法

协作通信与直接通信相比能够显著地提高系统性能。协作通信中的一个关键问题是管理中继节点及有效地进行功率分配。尤其对于频谱共享的认知无线电(Cognitive Radio,CR)系统,协作方案的设计不仅要最大限度地提高认知网络协作的功率效率,而且需要最小化对主系统的干扰。该文针对认知无线电系统的协作通信问题,在多个中继节点与源节点协同通信的场景下,提出了一种基于放大转发(Amplify and Forward,AF)模式下的功率分配及联合优化算法,在保证主系统传输性能不受影响的前提下,提高认知系统的传输速率。仿真结果表明该文提出的自适应协作传输方案,和直接传输及等功率传输方案相比获得了进一步的性能增益,中断概率显著下降。

分布式水泵供热系统零压差点与输送功率的关系

为了研究分布式水泵供热系统的水力工况和运行能耗,提出以零压差点作为该系统的水力标志,利用它与热源之间供、回水管段的总阻力损失分析管网中多个零压差点的分布,同时唯一确定了系统循环水泵的配置和压力分布。利用特定工况下的流量-压头图分析了各种循环水泵配置方案的输送功率,说明了零压差点与热媒输送功率的关系,并指出了系统达到需用功率的条件。通过工程实例的分析,定性讨论了若干典型的循环水泵配置方案。

计及功率损耗的分布式光伏-储能系统出力优化及容量配置方法

分布式光伏与储能(PV-BES)接入配电网可将不可控的光伏电源转化为可控电源,进而减小功率损耗并提高电压水平与稳定性。文章建立了以功率损耗变化率为判据的含有功、无功损耗的PV-BES系统出力优化模型;基于遗传算法对模型求解,在配电网不同负荷水平下对PV-BES系统出力进行优化;考虑成本经济性对光伏、储能系统容量进行配置。基于IEEE33节点系统仿真结果表明,文章方法与传统解析法相比,能明显降低功率损耗并提高电压水平。

分布式光伏变负荷工况发电功率预测系统设计

对分布式光伏系统变负荷工况发电功率进行准确预测,能避免输出失稳。提出一种基于线空间重构和谱特征提取的分布式光伏系统变负荷工况发电功率预测方法,并结合DSP数字处理器进行预测系统设计。构建光伏系统变负荷工况发电功率的输出时间序列模型,用嵌入式的相空间重构技术进行光伏发电阵变负荷工况发电功率输出负载的异常特征提取,用变负荷工况判断方法进行功率瞬时特征检测,在相空间中提取发电功率时间序列的非线性特征,实现对发电功率时间序列的准确预测。在DSP开发环境下进行发电功率预测系统的优化设计。结果表明,采用该预测系统能有效实现分布式光伏系统变负荷工况发电功率预测,预测精度较高,过程收敛性较好。

能量收集分布式基站系统的下行射频远端选择

为解决能源短缺的问题,能量收集技术被提出并广泛应用于若干典型的通信系统中。为研究在具备能量收集能力的分布式基站系统中,如何有效地选择射频远端实现下行链路通信的问题,首先建立了不依赖电网等外部能源,仅由基带处理子系统、能量子系统和射频远端子系统构成的能量收集分布式基站系统模型;其次在模型基础上,以最大化信息传输速率为目标形成了覆盖波束赋形、能量共享、功率分配的联合优化问题。针对能量收集情况不可控的问题,提出了两种不同的能量共享策略,在此基础上分别对问题进行了数学分析,推导得到了系统射频远端最优的功率分配策略,从而归纳出所述系统模型的射频远端选择算法。最后,基于该文模型与算法开展了蒙特卡罗仿真,并与已有文献中的算法进行了对比。仿真结果表明,所提算法在平均信道容量和平均能量效率上具有良好的性能,有助于减少系统的功耗,节约资源。

瞬时功率下分布式电能计量自动计费方法研究

随着电力系统中各类非线性负载的使用日益增多,电能计量自动计费越来越受关注。对此,提出了瞬时功率下分布式电能计量自动计费方法。首先,分析瞬时功率下ADE7880芯片功能,利用单片机驱动与调用整体的功能模块,通过采集器模块采集电压与电流信号。然后,构建电能网关结构,通过电路调理模块调整并转换采集的电压、电流信号,输送至瞬时功率测量模块。最后,将瞬时有功功率传递至分布式电能计量模块,完成瞬时功率下电能计量自动计费方法研究。试验结果表明,所研究的瞬时功率下分布式电能计量自动计费方法的瞬时功率测量精度较高、功率测量稳定性较优,可精准计算用户使用电能的费用,具有较好的自动计费效果。

基于分布式电源优化的氧化铝厂配电系统降损方法

为了降低氧化铝厂配电系统有功、无功功率损耗,该文提出了借助分布式电源优化配置的降损方法。给出了配电系统中线路和变压器的有功功率损耗、无功功率损耗以及电压降落的计算模型,分析了功率和电压分布。建立了优化配置分布式电源的数学模型,并给出了利用粒子群算法求解该模型的优化步骤。结合氧化铝厂的实际配电系统,验证了该文提出的方法。结果表明,该文提出的方法可以有效地降低氧化铝厂配电系统有功、无功功率损耗,提高高压变压器的功率因数,并且可以提升10 kV电网节点电压水平。