Coordinated control of coastal multi-source multi-load system with desalination load: a review

Traditional seawater desalination requires high amounts of energy, with correspondingly high costs and limited benefits, hindering wider applications of the process. To further improve the comprehensive economic benefits of seawater desalination, the desalination load can be combined with renewable energy sources such as solar energy, wind energy, and ocean energy or with the power grid to ensure its effective regulation. Utilizing energy internet(EI) technology, energy balance demand of the regional power grid, and coordinated control between coastal multi-source multi-load and regional distribution network with desalination load is reviewed herein. Several key technologies, including coordinated control of coastal multi-source multi-load system with seawater desalination load, flexible interaction between seawater desalination and regional distribution network, and combined control of coastal multi-source multi-load storage system with seawater desalination load, are discussed in detail. Adoption of the flexible interaction between seawater desalination and regional distribution networks is beneficial for solving water resource problems, improving the ability to dissipate distributed renewable energy, balancing and increasing grid loads, improving the safety and economy of coastal power grids, and achieving coordinated and comprehensive application of power grids, renewable energy sources, and coastal loads.

Optimal design of coordination control strategy for distributed generation system

This paper presents a novel design procedure for optimizing the power distribution strategy in distributed generation system. A coordinating controller, responsible to distribute the total load power request among multiple DG units, is suggested based on the conception of hierarchical control structure in the dynamic system. The optimal control problem was formulated as a nonlinear optimization problem subject to set of constraints. The resulting problem was solved using the Kuhn-Tucker method. Computer simulation results demonstrate that the proposed method can provide better efficiency in terms of reducing total costs compared to existing methods. In addition, the proposed optimal load distribution strategy can be easily implemented in real-time thanks to the simplicity of closed-form solutions.

基于RPC的光储接入牵引供电系统协调控制方法

为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用,同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用,提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法.首先,搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构,并对其电能质量补偿机理进行理论分析;在此基础上,充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况,提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法,实现了“光+储+荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制;在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型,并结合实际光照和牵引工况数据验证本文所提出的系统结构以及协调控制方法的有效性.结果表明:本文所提出的系统结构以及协调控制方法能够实现牵引供电系统中光储系统的有效接入,再生制动能量回收率提升至86.7%,功率因数提升6.4%,对谐波特别是高次谐波含有率有较大改善,满足光伏电能高效消纳及综合利用、电能质量动态综合补偿、再生制动能量回收多重需求.

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制

针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题,以及传统集中式控制面临的通信延时、计算量大与控制设备过多等问题,提出一种基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制方法。首先,建立日前集中式无功电压优化模型,安排离散无功补偿设备投退计划,日内调度以节点电压偏差最小为目标建立日内无功电压滚动优化模型,结合同步型交替方向乘子法实现各集群间的分布式协调控制;然后,通过群内本地电压实时控制抑制群内节点电压的波动;最终,以改进的IEEE 33节点系统及某地实际60节点配电网为例,验证了该方法的正确性与有效性。

配电网多端柔性互联协调控制策略

随着社会经济的快速发展和新型电力系统建设的加快推进,柔性互联逐渐成为配电网网架升级和灵活调控能力提升的重要技术手段。针对多端柔性互联系统的功率控制需求,提出了一种面向工程应用的功率协调控制策略,包括在部分馈线重载时合理分配功率的重载限制控制,以及在所有馈线重载时优化潮流分布的功率均衡控制。基于所提策略开发了柔性互联协调控制装置并应用于实际工程。基于电网真实数据的案例分析和工程实测数据验证了所提策略能够应对不同负荷/电源特性的配电网柔性互联场景,有效解决配电网中馈线重载和光伏倒送的问题,提高配电网的供电效率和安全性。

新型配电系统形态演化与安全高效运行方法综述

配电网是实现能源转型的重要支撑点,“双碳”目标驱动的配电网将发生重大变革,已快速从被动配送网络向主动平衡区域电力供需、支撑能源综合利用的资源配置平台转变,呈现更强的“系统化”特征,即从配电网向配电系统转变。在此背景下,该文首先从形态演化路径、多维度耦合关系以及核心研究手段3个维度梳理总结相关研究,并初步提出新型配电系统未来演化规律与演进方向构想。然后,对新型配电系统演进过程中涉及到的关键技术,即故障保护与自愈技术、振荡分析与抑制技术、系统稳定控制技术与协同调度技术进行了总结与讨论,并进一步通过分析关键技术在典型案例中的应用明确了现阶段技术现状与未来需求的差距。最后,对新型配电系统相关技术未来发展方向提出了展望。

海上风电经柔直并网系统故障穿越协调控制策略

本文分析了分布式直流耗能装置的拓扑结构、参数设计和控制策略,并对其控制策略进行改进,通过对比传统耗能装置、分布式耗能装置和采用改进控制策略的分布式耗能装置三者的响应曲线,表明采用改进控制策略的分布式耗能装置具有耗能曲线平滑、故障穿越(FRT)性能优越的特点。在此基础上,针对传统故障穿越策略存在的直流耗能装置成本较高的问题,基于永磁直驱式风电机组设计降压法,在故障发生时主动降低风电场的输出功率,并结合采用改进控制策略的分布式耗能装置设计FRT协调控制策略,能够显著降低耗能装置容量,在确保系统故障穿越性能的前提下降低系统造价。基于如东海上风电柔性直流输电工程的实际参数,在PSCAD/EMTDC中建立系统模型,对提出的协调控制策略的有效性进行了验证。

计及源荷储的多台区负载均衡协同调控方法

分布式可再生能源(光伏等)发电的不确定性以及柔性负荷的“即插即用”,易引发台区负载不均衡、三相不平衡等问题。为了解决上述问题,文章提出计及源荷储的多台区负载均衡协同调控方法,其由上层台区之间负载均衡协同控制策略与下层台区内部源荷储协调优化调度策略组成。在上层基于台区之间环型电力网架以及与之对应的通信网架,并考虑台区之间通信传输延时和网架拓扑的可变性,设计多台区之间协同一致性控制,实现台区负载均衡;在下层基于台区融合终端与台区内部源荷储之间的纵向辐射型通信网架,设计台区内部分布式发电和柔性负荷等可控资源协调优化调度算法,以低碳环保为目标来响应上层台区负载均衡的功率调节指令。最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性,实现了多台区负载的均衡调控。

分布式光伏用户侧负荷参与电网调峰控制方法

为提高调峰速率,提出分布式光伏用户侧负荷参与电网调峰控制方法。确定调峰控制约束参数,设置侧负荷参与电网调峰调度目标函数,设计削峰填谷优化调度控制,实现侧负荷参与电网调峰控制。实验结果表明,该方法能够更好地应对电力负荷的波动,增强电网的稳定性和可靠性。

考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制策略

忽视配电网运行的负荷特点,会导致蓄电池状态以及功率交换情况的优化不足。为了解决配电网节点拓扑和负荷不确定性的问题,提出了一种考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制方法。分析了包括负荷节点、变压器、断路器、隔离开关等节点在内的配电网拓扑结构,分别计算了并网模态、孤岛模态下的能量关系,建立源网荷储分层协调控制模型,并使用拉丁超立方抽样方法生成不确定性的场景,引入了惯性权重、学习因子等参数改进粒子群算法,设计多目标分层粒子群算法的调控流程,实现配电网源网荷储分层协调控制。实验结果表明:应用该方法后,蓄电池的能量状态更好,交换功率更高;分层协调控制效果较佳,并可以根据实际需求进行配电网负荷状态自适应调整。

基于功率状态的分布式电池储能系统协调控制

分布式电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)可有效地应对各种分布式能源(如光伏、风电)接入电网对其产生的电压和频率波动影响。针对分布式储能系统协调控制时负荷分配不均、电压波动等问题,提出基于功率状态(State of Power,SOP)的分布式BESS负荷分配控制策略。该控制策略采用内外双闭环控制方式。在内环中,利用分布式BESS当前的SOP改进传统功率下垂控制,实现负荷有效分配;同时,在外环控制中加入线性电压补偿环节,以解决改进下垂控制中的静态偏差及线路阻抗等因素带来的电网电压下降问题。仿真结果表明,所提出的控制策略可使分布式BESS根据自身SOP有效分配负荷,并在负荷变化时均能维持系统电压和频率稳定在相应给定值附近,其电压和频率波动分别控制在0.1%和0.5%以内,可避免BESS中电池的过充和过放,使得BESS运行稳定,延长寿命。

含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法

含柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法是保证其高效可靠运行需要解决的关键技术之一。文中提出了一种新型的交直流混合配电网的协调控制方法。首先,根据互联装置交流侧运行状态将系统分为了9种不同的运行模式,并依照不同运行模式的控制需求提出了互联装置、储能单元以及光伏发电单元的控制策略。针对下垂控制的直流电压偏差问题,采用直流电压二层控制进行补偿。同时为了避免深度放电,提出了基于荷电状态带有缓冲区的减载算法,能够有效减小直流电压波动,而对于深度充电问题,提出了采用光伏发电单元同时切换至分层直流下垂控制实现直流电压恒定,实现按照容量比例进行均分。最后,通过仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的有效性和可行性。

分布式电动汽车有序充电控制系统模型

提出一种基于分布式控制的电动汽车有序充电控制系统模型。有序充电控制系统由集中充电控制中心和分布式控制单元组成,当电动汽车接入电网,分布式控制单元根据集中控制中心广播的电网负荷数据和已接入电网的电动汽车的充电计划,以最小配电网负荷方差为目标函数,计算电动汽车的最佳充电时间,并将充电计划上传给控制中心。以IEEE 33节点配电网为例,分别在正常情况、通信系统故障、配电网负荷预测有误差等条件下进行了有序充电模拟,结果表明分布式有序充电控制方法具有很好的控制效果和较强的抗干扰能力。

电动汽车与分布式发电入网的协调控制研究

当大规模的电动汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)和分布式发电(distributed generation,DG)接入电网时,车主充电行为的随机性和分布式发电的间歇性加大了对电网调节能力的要求。文章建立了电动汽车和分布式发电协调控制的多目标优化模型。该模型以等效负荷率最大、节点电压越限和损耗率最小、入网服务成本和车主充电成本最低为目标,动态调节电动汽车充放电功率,能很好地匹配负荷和分布式发电的功率波动,降低分布式发电间歇性对电网的影响。最后用实例进行仿真,并对结果进行了深入分析。

基于广域量测信息的配电网协调控制技术展望

分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置(D-PMU)的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究的内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。

能源互联网动态协调优化控制体系构建

能源互联网是多种能源网络与信息互联网高度耦合的产物。针对如何充分地利用能源互联网的共享信息,对能源互联网中多种能源进行合理规划利用的问题,提出一种能源互联网协调优化控制策略以实现分布式可再生能源的高效利用。通过对一次能源侧的一次能源进行调度优化,实现分布式可再生能源的大规模利用和共享,最小化一次能源侧能源消耗,降低供能成本,提高供能可靠性,对供电网络、供热网络等多种主能源网络起到强有力的支撑作用。为快速、有效地平抑用户侧负荷波动,维持网络稳定性,提出一种基于动态多智能体系统的动态负荷需求响应团队机制。采用多智能体包含控制算法进行能源互联网内电能的电压控制,保证输出电能的高质量。

主动配电网辅助服务共享机制控制模式的研究

主动配电网需要依托先进的控制模式管理网络。首先介绍了电力市场环境下配网辅助服务的发展要求。其次,对比了国内外含不同辅助服务成分的配网控制模式,由此提出了一种辅助服务共享的主动控制模式。该模式在信息交互量最小的前提下兼顾全局优化和局部优化,在3层结构中调度可调负荷为配网提供辅助服务。最后以馈线功率波动方差校验控制模式的有效性。仿真结果表明,无论是正常运行还是故障状态,所提出的控制模式充分整合了辅助资源,有效降低了配网功率波动。

双轴燃气-蒸汽联合循环机组协调控制策略

采用以静态前馈为基础、PID算法进行辅助修正的负荷分配方案,对双轴联合循环机组总功率进行协调控制;基于负荷分配回路的AGC功能,实现了网调对联合循环机组总功率的直接控制;针对燃气轮机负荷响应快的特点,设计了由燃气轮机单独承担联合循环机组的一次调频任务。郑常庄电厂机组试验结果表明,提出的协调控制策略满足双轴燃气-蒸汽联合循环机组的整体控制功能要求,能实现机组的快速升降负荷;控制方案逻辑清晰、可控性强,具有较强的通用性和实用性,能适用于多轴燃气-蒸汽联合循环机组的协调控制。