基于NSGA-Ⅱ的飞轮-火电联合二次调频最优负荷分配策略

为了在提升飞轮-火电联合二次调频性能的同时控制调频成本、减少飞轮损耗,面向飞轮-火电联合系统,提出一种考虑自动发电控制(AGC)指令及电网频率偏差的基于多目标遗传算法的负荷分配策略。该策略以电网调频偏差、飞轮-火电出力能量和、飞轮损耗为三层最小化目标,考虑火电机组爬坡率及其负荷备用、飞轮荷电状态及其功率等约束条件,基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),通过AGC功率指令变化速度及频率偏差动态调整飞轮与火电出力权重系数,以频率偏差及其变化方向调整飞轮虚拟下垂、惯性系数,求解飞轮-火电出力比例、飞轮下垂系数和飞轮惯性系数。结合中国宁夏某电厂飞轮储能系统辅助火电机组调频现场AGC指令等历史数据,在双区域两机系统模型上进行仿真实验,结果表明该负荷分配策略有效地减小了火电二次调频偏差和调节时间,提升了调频性能,同时也有效地控制了系统出力能量及飞轮损耗。

基于二阶一致性算法的电池储能系统SOC均衡及功率分配策略

为延长电池储能系统的整体寿命,需保持储能系统中各单元的荷电状态(state of charge,SOC)均衡。为此,提出一种基于二阶一致性算法的改进下垂控制策略,通过指数函数嵌套变化系数,实现不同容量储能单元快速SOC均衡。在SOC均衡的基础上设计二次控制策略,在一定通信时延下实现频率、电压恢复和有功、无功功率合理分配。最后,以4台储能单元组成的电池储能系统为算例进行仿真,验证了所提控制策略的有效性,SOC能够快速收敛达到均衡状态,频率、电压能够恢复到额定值,有功、无功功率能够按照相应下垂系数比例进行分配。

基于一致性算法的直流微电网分布式二次补偿控制

针对直流微电网中传统下垂控制不能兼顾电压质量和功率均分的问题,提出基于一致性算法的含母线电压补偿和负载电流均流精度补偿的分布式电压、电流协调控制策略。在主控制中利用下垂控制器来实现分布式电源之间的功率分配;二次控制以电压补偿的比例积分(proportion integral, PI)控制器保证电压质量,以电流补偿的PI控制确保负载均流精度。其次,为避免系统运行中一些分布式电源的变换器的输出功率超过额定容量从而导致控制故障,设计了适用于离散动态一致性算法的限流功能。最后,基于稳定性分析和MATLAB/Simulink平台验证了所提策略的有效性。

基于改进下垂控制的储能单元控制策略研究

传统的直流微电网下垂控制只适用于集中式通信系统中容量相同的储能单元,并且会造成电压偏移。为了解决这些问题,文中提出了一种改进的下垂控制策略。通过引入储能单元的荷电比和容量比来设计储能单元的下垂系数,使储能单元的下垂系数与荷电状态(state of charge,SOC)和容量相对应;采用一致性算法来进行储能单元间通信,提高系统的稳定性;同时针对下垂控制带来的电压偏移采用模糊比例积分(proportional integral,PI)进行补偿。建立仿真模型,验证了改进策略与传统下垂控制相比的有效性。仿真结果表明,该控制策略可以加快荷电状态平衡,同时能够提高系统稳定性,减少母线电压偏移。

基于扩散算法的无下垂分布式储能控制

针对线路阻抗不匹配及母线电压不一致时,下垂控制无法同时实现母线电压稳定及储能间功率精确分配的问题,提出一种基于扩散算法的无下垂分布式储能控制策略.首先,将扩散算法应用于直流微电网的分布式估计中获取全局平均量,同时将电压额定值与平均电压的差值作为补偿项,用于恢复母线电压偏差.为了实现不同额定容量及不同荷电状态(SOC)的储能间功率精确分配,设计储能的标准功率并将其与平均标准功率的差值作为补偿项,用于储能间SOC的均衡.最后,利用RT-LAB平台搭建模型,分别验证4种不同工作模式下所设计控制策略的有效性.实验结果表明,所提控制策略可实现孤岛直流微电网母线电压恢复及储能功率的精确分配.

微电网群系统的分布式控制方法

为应对日益增长的微网群系统稳定性、经济性运行控制需求,提出了一种考虑并网和孤岛运行模式的微网群系统分布式控制方法。方法基于一致性算法实现微电网分布式分层控制,并考虑了微网群内各微网的协调控制。Simulink仿真结果表明,在负荷投切等情况发生时,工作在并网或孤岛模式的微电网群系统频率、电压波动在合理范围内,分布式电源始终按照等微增率原则分配出力。所提微电网群系统分布式控制方法能够维持微电网群的频率稳定和电压稳定,并通过分布式电源出力分配实现经济性目标。

基于马尔可夫蒙特卡罗算法的孤岛模式混合储能微网下垂平坦控制方法

孤岛状况是造成混合储能微网下垂的主要因素,为使混合储能微网正常运行,提出基于马尔可夫蒙特卡罗算法的孤岛模式混合储能微网下垂平坦控制方法。使用马尔可夫蒙特卡罗算法对缺失光伏数据进行填补。依据填补后的微网光伏数据计算微网自身荷电状态,并依据该荷电状态数值建立混合储能微网超级电容和蓄电池功率控制模型,实现孤岛模式混合储能微网下垂平坦控制。结果表明:所提方法填补光伏数据时的效率高于0.99,具备良好的下垂平坦控制能力。采用所提方法可对孤岛模式混合储能微网下垂进行良好控制,可有效保证混合储能微网的平稳运行,具有一定应用价值。

基于GA-FC的双馈风机调频优化策略

双馈风机通过附加虚拟惯性控制和下垂控制参与电力系统调频,但固定的控制系数无法发挥风机实际调频潜力。针对这一问题,提出了一种将遗传算法和模糊控制(GA-FC)相结合的变系数风机调频优化控制策略。首先,为提高调频时功率支撑能力,分析了超速减载控制,对不同风速下减载率进行拟合;然后,参考其他文献虚拟惯性控制系数整定结果,对下垂控制系数进行整定,再通过GA-FC实现动态调整控制系数,实时挖掘风机实际调频能力;最后,在MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对所提策略进行验证。结果表明所提策略能够有效提升系统频率支撑。

基于改进一致性算法的孤岛直流微电网储能系统分布式控制策略

针对孤岛直流微电网中多个储能单元的协调控制,提出了一种基于改进一致性算法的储能系统分布式控制策略。首先,提出了一种改进一致性算法,并证明该算法相比经典一致性算法收敛时间更短。然后,基于改进一致性算法,提出了一种储能系统分布式控制策略,通过合理调节各储能单元的功率,维持了直流母线电压的稳定、避免了储能电池的过充过放。该策略具有两种运行模式,分别适用于微电网有扰动与无扰动的情况,在及时调节储能单元功率的同时,减少了控制所需的通信量和计算量。最后,搭建了孤岛直流微电网系统仿真算例,仿真验证了所提控制策略的有效性及其在控制时间方面的优越性。

基于固态变压器的有源配电网自适应模式切换与功率管理

为实现高压电网和交直流混合微网的系统集成与优化,固态变压器(solid-state transformer, SST)成为研究热点。然而,目前较少考虑线路或通信故障条件下系统运行模式的协调控制以及即插即用单元的功率优化分配。为此,提出一种基于SST的有源配电网自适应模式切换与功率管理策略。首先,基于SST的系统架构实现高压并网、微网互联、微网孤岛的平滑模式切换,保证母线电压稳定在额定值附近。同时,采用分布式一致性算法和改进下垂控制,根据运行成本、储能荷电状态(state of charge, SOC)实现经济均衡的功率分配。最后,基于RT-LAB实时仿真平台验证所提模式切换与功率管理策略。

基于DE-RBF混合优化算法的微电网自适应下垂控制策略

孤岛微电网因线路阻抗各异,采用传统下垂控制无法实现功率按分布式电源容量比例分配,会产生电压/频率偏差。为此,提出一种基于DE-RBF混合优化算法的自适应下垂控制策略。首先,构建下垂控制的两逆变器并联微电网系统动态模型,应用差分进化(differential evolution,DE)算法获得多个平衡点的优化下垂控制参数。为提高系统的动态响应速度与稳定性,通过训练径向基(radial basis function,RBF)神经网络,对每个平衡点参数进行校正。进而,通过增加RBF神经网络的隐含层数量,推广至多个逆变器并联微电网。以采集的有功功率和无功功率作为训练数据,输出最优下垂系数,实现微电网的自适应下垂控制。最后,搭建Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提自适应下垂控制方法相比于传统下垂控制,系统响应速度快,功率按照分布式电源容量比例分配。

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略:首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明:所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。

基于一致性算法的柔性互联配电网负载均衡控制

传统配电网馈线负载均衡依赖网络重构来解决,但不能保障参与重构每回线路的负载动态均衡。强随机性分布式电源及冲击性负荷的高比例接入,加剧了配电网中馈线负载的实时不均衡,限制分布式电源接入容量。而网络重构动作过程的时间尺度较长,难以解决含高比例分布式电源的主动配电网负载不均衡问题。柔性互联配电网能够实现馈线间准确的潮流控制,显著有利主动配电网运行。为了解决有源配电网中馈线负载不均衡问题以及分布式电源的就地消纳,提出了一种动态调节的基于柔性互联的馈线经济负载率模型,提高了馈线运行的经济性的同时实现了分布式电源的就地消纳。同时将一致性算法与负载均衡控制策略相结合,避免了信息处理集中化的同时实现了非健全通信网络下系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建四端柔性互联配电网仿真模型验证了所提模型与控制策略有效性。

基于PD一致性算法的微电网分层优化控制策略

由于微电网在孤岛运行时,失去了大电网的支撑,系统电压、频率的稳定性难以得到保障,而保证系统的频率和电压维持在稳定值是微电网稳定运行的前提和基础。针对传统的下垂控制易导致系统的频率和电压出现偏差,在微电网的二次层引入基于(Proportion differentiation,PD)控制一致性算法的状态观测器,对偏差进行动态补偿。三次层以实现分布式电源的最优经济运行为目的,采用PD控制的一致性算法理论求解分布式电源的最优微增率和功率值,与基本一致性算法相比,有效缩短了收敛时间,进一步求解考虑分布式电源发电限制条件下的最优功率值,最后针对负荷及电源波动因素,进行了系统的稳定性仿真,通过试验验证了该控制策略的有效性。

基于鲸鱼算法改进下垂控制的微电网平滑切换策略

在传统下垂控制所在微电网系统负载发生突变时,可能无法维持整个微电网的稳定;在模式切换过程中存在功率振荡、母线电压偏离过大等问题.针对此类问题,提出一种基于鲸鱼算法改进下垂控制的方法.依据电压幅值及频率波动,应用鲸鱼算法调整优化相应参数;将优化结果反馈到下垂参数计算中,用于解决切换时产生的功率振荡及频率偏移问题;搭建MATLAB/Simulink模型进行仿真验证.仿真结果显示:优化后的算法能够减少功率振荡幅度及频率偏移,实现微电网的孤网与并网平滑切换.在负荷突变工况下,功率偏差最大为13.78%,改进后降至3.97%,从扰动至稳定状态所用时间缩短了37.52%,提高了系统的供电质量,证明了该改进控制策略的有效性.

低压台区柔性互联系统跨台区功率互济策略

高比例分布式光伏接入低压配电网易导致功率倒送和电压越限问题。构建低压台区柔性互联系统并通过各台区间功率互济可以实现光伏消纳,有效降低功率倒送和电压越限的概率。如何协调交互各台区间功率是核心问题。为此,提出一种基于改进下垂算法的自适应控制策略,通过引入传输因子和换向/修正因子,实现台区在输出功率和接收功率的状态间平滑切换,并可依据台区以及直流系统运行工况维持功率传输方向。通过引入分配系数,实现功率在台区间的按需分配,无须通信即可实现跨台区功率互济。为验证所提策略的正确性和有效性,利用RT-LAB全时数字仿真平台,以宁夏某地区低压柔性直流台区示范点架构为基础,搭建低压台区柔性互联系统仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可有效实现跨台区功率互济。

基于DCT的真双极直流配电网电压-电流二级控制

在真双极直流配电网中,由于线缆阻抗的差异,底层传统下垂控制在实现较小的电压偏差和较高的分流精度时,存在着有矛盾,影响系统的稳定性和运行的经济性。为此,文中在底层控制的基础上提出一种基于DC/DC变换器(DC/DC transformer,DCT)的适用于真双极拓扑的电压-电流二级控制策略。该控制策略基于通信采集同极性并联DCT的电流和异极性串联DCT的电压,采用一致性算法使电流控制与电压控制均达到收敛,从而实现负荷的合理分配并有效抑制正负极电压的不平衡。在PSCAD/EMTDC平台中搭建真双极直流配电网模型进行仿真验证,仿真和评价结果验证了该控制策略在不同工况下的有效性、对不同拓扑的适应性及配网发生故障时的可靠性。

基于超螺旋滑模控制的LCL三相逆变器离网扰动抑制策略

三相逆变器系统使用传统控制方法存在抗干扰能力差及发生扰动后的动态特性慢等局限性,同时控制器设计对LCL滤波器参数不确定性敏感。针对以上问题,文中提出了一种基于超螺旋算法的LCL三相逆变器离网扰动抑制策略。首先,在dq坐标系下对三相LCL逆变器设计超螺旋滑模控制数学模型,优化电压电流双环控制结构;其次,在PLECS软件对该离网逆变器进行仿真,验证超螺旋算法对参数波动不敏感的特性;最后,基于RT Box半实物实验平台分别进行了负载波动和电压参考实验。与传统PI控制对比,所提超螺旋滑模控制方法具有较强的鲁棒性、稳定性和动态特性。

风电机组参与一次调频的改进控制策略

风电机组常采用下垂控制和虚拟惯性控制参与电网一次调频,现有研究表明下垂系数和惯性系数设置不合理会影响调频的效果,因而提出一种基于多目标优化控制参数的改进控制策略。基于频率波动的平均频率偏差值,同时考虑频率趋于稳定的时间等影响调频效果的因素,构建惯性/下垂控制参数设置的多目标优化模型,采用遗传算法求解最优参数组合,通过与以最大频率偏差值为优化目标的调频结果进行对比,验证了所提方法在综合优化调频效果方面的有效性和优越性。

三电平TNPC逆变器控制策略仿真研究

针对三电平TNPC逆变器中点电压偏移而导致控制系统失效,网测电流THD过大及逆变时负载突变过流失控等问题,提出一种新型三电平TNPC变流器控制算法策略,并进行仿真实验。仿真验证了TNPC变流器采用下垂、电压电流双闭环、中点电压平衡等控制策略的正确性,通过分析仿真波形得出其直流侧输出电压、网侧电流在额定负载时均符合要求,电流THD<3%,满足国家国标要求;在负载突变时(100%额定负载突变到30%负载),直流侧电压在一定范围内升高且最终达到稳定;在负载突变达到稳定时,对网侧电流的THD进行FFT分析,各项指标均满足要求。