Load Shedding Application within a Microgrid to Assure Its Dynamic Performance during Its Transition to the Islanded Mode of Operation

This article presents the simulation results and analysis related to the response of the generators within a microgrid towards an accidental overload condition that will require some load shedding action. A microgrid overload can occur due to various reasons ranging from poor load schedule, inadequate switching of circuits within the microgrid, outage of one or more generators inside the microgrid, illegal load connections by some low voltage consumers, etc. It was observed that among the main factors that determine the survival of the microgrid during its transition from the grid connected mode to the islanded mode of operation are the size and type of the load connected (passive or dynamic load) as well as the length of time during which the unexpected load is connected. Models of a speed and voltage regulators of a diesel generator, and important for coping with the overload conditions are provided in the paper. The novelty of the work lies in the load shedding simulation and analysis of the specific generators studied herein, regarding that in many countries the microgrid technology is seen as an important alternative towards the ever increasing load demand and also to assist the system during periods of blackout.

Frequency-Feedback Based Islanding Detection Algorithm for Micro-Grid

The unintentional islanding of micro-grid may cause negative impacts on distribution loads and distributed generations,so it must be detected within the acceptable duration.In this paper a new islanding detection algorithm is proposed.This algorithm introduces the frequency feedback method by the reactive power compensation to derive the frequency continuous shift. Accordingly,the islanding can be detected by monitoring the frequency within 0.1 s.The simulation results prove that this algorithm has extremely small non-detection zone,and meanwhile it presents an excellent islanding detection speed as well.

RDG System in Remote Areas with Utility or Local Feed Topology and Operation Strategy

In remote regions with availability of wind energy, a RDG （renewable distributed generation） system is an advantageous alternative to increase the provision of electrical supply. Usually, these systems are structured on the basis of a connection to an existing weak grid. When the grid is out of service, the system may operate in islanding mode, if the RDG configuration allows it, continuing the provision of energy with standard voltage and frequency values. Facing the latter situation, a wind-diesel/gas generation system is proposed, with a conversion and control strategies based on a variable speed wind turbine employing a DFIG （doubly fed induction generator）, a SC （ultracapacitor） storage system and a SG （synchronous generator） driven by a diesel/gas engine.

离网式风光氢醇一体化系统容量配置运行调度优化及经济性分析

为解决可再生能源消纳及氢能源存储、运输难题,提出一种离网式风光氢醇一体化系统。该系统离网运行,利用风力和光伏发电提供电能;通过蓄电池和储氢罐作为储能和储氢设备,以削峰填谷的方式稳定供应电能和氢能,确保电解槽和甲醇生成设备的稳定连续生产甲醇。以系统总收益最大化为目标构建了风光储氢醇的数学模型,并通过混合整数线性规划算法,结合风光真实数据分析,确定系统最佳设备容量与运行调度。以典型日分析其运行策略及系统能量,最后对所制绿色甲醇经济性分析。结果表明:系统能够根据外界条件的变化,合理切换工作状态,实现系统能量平衡;在满足各项约束条件下,提高了可再生能源利用率,降低了系统制甲醇的平准化成本。此研究为新能源消纳与氢能源利用提出了一条可行技术路线,并可为相关示范项目建设提供指导。

基于PMU的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法

受特高压(Ultra-High Voltage,UHV)直流输电系统自身运行特点的影响,孤岛运行阶段的环流难以实现快速维稳,提出基于电源管理单元(Power Management Unit,PMU)的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法。考虑输出电压的角度会受电压源换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的影响发生瞬时改变,提出有功-相角下垂控制方法,逆变器通过微型PMU的同步信号,确定派克变换的参考坐标系,将特高压直流输电系统孤岛运行阶段的目标维持频率作为控制基准。以调整特高压直流输电系统中所有分布式发电装置(Distributed Generation,DG)的相角参考值处于一致状态为导向,结合微型PMU测得的公共母线电压相角参数,控制有功补偿量。在测试结果中,环流达到0值后出现的偏离情况程度稳定在10.0 VA以内,并在测试后的0.8 s内达到0稳态。

爱尔兰岛高比例新能源电力系统运行经验与启示

随着全球能源转型步伐的加快,世界各国电力系统均大力发展以风电和光伏发电为主的新能源。爱尔兰岛电力系统为岛屿独立同步电网,具有新能源渗透率高、与外部电网交互功率小等特点。经过长期摸索与发展,爱尔兰岛高比例新能源电力系统运行水平处于世界前列,其先进经验对我国新型电力系统建设具有重要借鉴意义。介绍了爱尔兰岛电力工业的概况,分析了爱尔兰岛电力系统的运行情况,探究了爱尔兰岛电力公司为保证高比例新能源电力系统安全高效运行采取的措施,最后总结其对我国新型电力系统建设的经验与启示。

基于新能源快速调节的孤岛微网弹性恢复策略

针对当前孤岛运行微网面临的备用调节容量不足、负荷投切频繁和供电可靠性较低的问题,提出一种基于新能源快速调节的孤岛微网弹性恢复策略。首先根据新能源的快速功率控制技术,建立风、光电源的可快速调节容量模型。在此基础上,以孤岛负荷恢复价值量最大化为目标,考虑孤岛内电源和负荷的波动性、储能和负荷的调节量,根据电源出力程度和负荷可控量,分析不同电源负荷功率关系下的孤岛备用容量来源。然后,考虑新能源快速功率调节技术,分别制定电源充足、电源不足和极端情况下的孤岛弹性运行控制策略。最后,基于改进的41节点公路微网系统进行仿真验证,结果表明,所提恢复策略在保证负荷恢复价值量的同时,能够预留充足的备用容量,显著提升孤岛微网的运行弹性和供电恢复能力。

考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能调度过程的影响,建立多源协同孤岛运行模型;然后,根据所建模型的特点以及决策需求,基于两阶段优化框架制定孤岛运行决策流程,确保失电孤岛区域与含本地电源区域负荷恢复的协调进行;最后,采用IEEE 33节点配电网与29节点交通路网相耦合的算例进行分析,验证所提策略的有效性。结果表明,所提孤岛运行策略可以充分发挥各电源在配电网灾后恢复时的协同能力,实现了有限电能的最优分配和转移,有效提升了配电网灾后恢复效果。

多储能变流器分层协同控制研究

微电网在孤岛运行状态下储能变流器输出电压、频率不稳定和有功、无功功率不平衡,变流器传统的下垂控制不能对微电网孤岛运行的电压和频率进行无静差调节,且无法满足微电网孤岛运行的有功、无功功率平衡。基于此,提出一种多储能变流器分层协同控制方法。在综合考虑储能变流器运行控制目标和微电网相邻储能变流器信息交换的基础上,设计微电网分层互联分布式协同控制结构,对多系统的分布式控制方法进行改进。对微电网的多个储能变流器开展仿真实验,结果证明了所提控制策略的有效性和协同控制能力。

基于交直流混合网络的电能路由器协同控制与调度优化

随着各种新型能源的发展,电网的能源需求也逐渐从化石燃料过渡为环境友好型能源,而这些能源的分布与智能微电网的发展密切相关。且交直流混合配电网调度面临着系统稳定性、供电可靠性、资源管理、智能化调度和协调与通信等多方面的挑战。该文首先提出一种串联式拓扑结构的电能路由器(ER),可以有效地整合分布式电源、储能设备和负荷,提高微网的运行效率和可靠性。在此基础上提出一种基于交直流混合网络的电能路由器协同控制与调度优化算法,该算法以微网的电压的平均偏差、功率损耗、平均线路压降为优化目标,选择最优的传输路径。最后进行实验验证,结果表明,该方法可以降低微网的运行成本,延长储能设备的寿命,提高电能质量,为交直流混合微网提供了一种可行的优化方案。

考虑源-荷不确定性的微能源网日前鲁棒优化调度

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置,能够实现多能源联产联供功能,有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性,首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况,构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后,以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型,并运用线性决策规则(linear decision rule,LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后,基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明,LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系,降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

热核聚变发电厂储能系统运行模式研究

[目的]核聚变作为一种新型核能利用形式,其清洁绿色特性被视为人类未来的“终极能源”,也是我国在能源发展道路上的必经之路。在热核聚变发电厂中,中国聚变工程实验堆(CFETR)聚变反应堆具有一定周期性、脉冲式的输出特性,而汽轮发电机组的运行是稳定、连续的,因此核岛和常规岛之间需配有储能岛以进行储能缓冲;为实现其储能缓冲的功能,储能系统需选择合适的运行模式。[方法]核岛与常规岛耦合运行或解耦运行,对应着储能系统不同的运行模式;文章基于CFETR核岛侧的功率输出特性,从系统配置、设备选型和运行控制等方面对储能系统运行模式的不同方案进行分析和对比。[结果]研究结果表明,核岛与常规岛的解耦运行模式在常规岛发电效率、设备设计技术成熟性和机组运行控制上都更具优势,因此推荐热核聚变发电厂储能系统采用解耦运行模式。[结论]储能系统解耦的运行模式方案大都采用成熟技术,可进行规模化的商业应用,因此可为实现热核聚变发电厂的商业化设计提供支撑。

计及需求响应参与的配电网故障后孤岛运行策略研究

提出了一种计及需求响应参与的配电网故障后孤岛运行与故障恢复策略。首先,构建了配电网故障中的需求响应收益模型;其次,考虑需求响应的支撑作用,确立了配电网孤岛划分及运行优化目标,构建了配电网孤岛划分及运行模型;再次,提出了考虑不确定性的配电网孤岛运行模型求解方法。最后,采用改进的IEEE 33节点配电网对所提方法的可行性与有效性进行验证。

考虑移动式储能辅助的有源配电网多目标孤岛运行策略

随着可再生能源在配电网中的接入比例不断提高,电压越限等影响灾后配电网孤岛稳定经济运行的问题愈发突出。为了有效解决孤岛中的电压越限问题并兼顾运行经济性,提出一种考虑移动式储能辅助的有源配电网多目标孤岛运行策略。首先,从理论层面证明,可通过有功无功两个方面的优化实现有源配电网孤岛的电压控制与经济运行。然后,将移动式储能作为辅助资源,以节点电压偏差和孤岛运行期间总成本最小为目标,建立有源配电网多目标孤岛运行模型,并利用ε–约束法获得Pareto最优解集。最后,以IEEE 33节点配电系统为例,验证所提策略的有效性。结果表明,所提策略能够协同优化孤岛划分后不同电源的有功、无功出力,使灾后配电网孤岛在消除电压越限风险时兼顾运行经济性。

微电网孤岛运行工况下DT模型自适应迁移方法

微电网在孤岛运行工况变化情况下,会造成数字孪生(DT)模型迁移时无法准确匹配源域模型,从而导致迁移效率偏低等问题。为此,研究提出微电网孤岛运行工况变化场景下的数字孪生模型自适应迁移方法。通过分析微电网在孤岛运行工况下的运行特点,建立数字孪生模型,利用微电网孤岛运行工况的时变性,匹配计算源域模型,并通过缩小不同微电网孤岛运行工况下的源域数据分布差异,实现数字孪生模型的自适应迁移。实验结果表明,电流负载、实际电流等部分特征数据迁移效果较好,且具有较高迁移效率,验证了所提迁移方法可以适应不同微电网孤岛运行工况,具有较好的实用性。

一起外线路故障引起发电机跳闸事件原因分析

以一起某电厂110kV外线路接地故障引起的全厂发电机跳闸事件为例,分别从保护装置动作记录、波形回放、理论分析等方面深入分析该次跳闸事件的原因以及暴露出来的问题,并根据某电厂系统运行实际情况制定相应的防范措施,为分析、防范此类跳闸事件提供参考。

一种协调控制微电网功率平衡的策略

针对交直流混合微电网控制机制存在一定缺陷且急需完善的状况,提出交直流混合微电网中的相关功率协调控制策略。分析交直流混合微电网在不同运行条件下的功率平衡关系;设计并网和孤岛条件下交直流混合微电网的功率协调控制策略。实验阶段,在MATLAB/Simulink中设计出交直流混合微电网的整个仿真模型,对所提控制策略实效性进行验证。结果表明,所提控制策略能有效稳定混合微电网功率。仿真结果进一步验证了所提模型对提高混合微电网稳定性能具有一定借鉴作用。

莱阳市蚬河人工湿地设计及运行分析

五龙河是胶东第一大河流,流经栖霞市、莱阳市后注入黄海,蚬河是其重要支流。作为北方季节性河流,蚬河在非雨季的主要水源为莱阳市第一污水处理厂尾水。但是,该尾水属于劣Ⅴ类微污染水,仍然对五龙河流域乃至海湾水质安全构成威胁。蚬河人工湿地水质净化及生态修复工程采用“多级表流湿地+生态塘岛”组合工艺,对蚬河微污染水进行生态净化,实现水质从劣Ⅴ类提升至优于Ⅴ类的净化目标。该项目通过挺水植物带、基底修复、人工水草、生物滞留塘和沉水植物塘等生态修复措施恢复蚬河退化的生态系统。该项目利用城市河道构建水质净化型人工湿地,并对河道生态进行修复,为用地紧张的水环境治理项目提供借鉴。

主从结构微电网并网/孤岛运行模式平滑切换控制策略

对于主从控制结构的微电网系统,如何抑制切换过程中电压、频率的振荡,实现并网/孤岛运行模式间的平滑切换是一项亟待解决的技术难点。针对微电网并网/孤岛运行模式电压与频率的动态特性,提出一种基于并行运行与数值缓启动器的平滑切换控制策略。并行运行通过同步运行PQ控制与V/F控制策略,抑制了模式切换过程中的电流波动。数值缓启动器则平滑了电流内环的输入给定值,减小了切换过程中瞬时冲击电流对电流内环的影响,抑制了微电网模式切换过程中母线电压与频率的振荡。最后,基于Matlab/Simulink建立光储微电网系统,在并网/孤岛模式切换与负荷加载等工况下进行仿真实验,验证了所提平滑切换控制策略的有效性。