含多种分布式电源的微电网控制策略研究
分布式发电及微电网技术11.26

三、国内外研究和应用现状
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目前国外已建成的微网示范工程
微网 示范 工程
地理 位置
说明
CERTS 试验基地
美国俄亥 俄
480V系统,包括3个60kW MT,有三条馈线,其中两条含有微电源并 能孤网运行。这两条中的一条馈线上带有两个微电源,通过170m电缆 间隔;另一条馈线上带有一个微电源,这样可以进行微电源并行运行 的测试。该系统用于测试微电网各部分的动态特性。
MV/LV 电力 荷兰 公司
连接到400V低压网络的天然气站电网,具有80kW MT,多余电力可送往 10kV中压网,或供当地低压农村电网(3.45-41.5KVA),既可联网运 行也可孤网运行。
用于度假村,共四条380V馈线,每条长约400m。以光伏发电为主,共装 335kW光伏发电单元。既可孤网运行,也可联网运行。主要用于含有 储能系统的微网孤网运行性能的测试。
分布式电源与交流系统的连接
逆 逆 逆 逆
逆逆逆逆
Байду номын сангаас
逆 逆 逆 逆 LC逆 逆 逆
逆
模拟风机
逆
逆
逆
逆 逆 逆 逆 逆 逆 逆 逆 LC逆 逆 逆
逆
微型燃
逆
气轮机
逆
逆
逆 逆 逆 逆 逆 逆 逆 逆 LC逆 逆 逆
核 心 技 术与关键设备
核心技术:仿真分析(含微网的分析计算方法)、规划设计 理论(微网的基本构成,根据地域等客观条件的 不同,如何配置电源、负荷等)、计算理论、电 源技术、保护与控制、运行与能量管理、信息与 通信、定制电力、先期评估和后期评价(能源利用 效率、炭排放、可靠性、电能质量)等。
风光储能在微电网中的控制策略

若微电网处在并网运行模式当中,可分别将开,K 3放到1位置处,这时逆变器采取PQ控制2 微电网控制策略运行模式不同,使用的控制策略也不一样。
微电网控制策略包含对等控制和主从控制。
其他微电网控制策略由原理上看也包含两种,只是需要在主从与对等方面采取些措施进行改进。
应用对等控制策略微电网,各分布式电源间保持平等,与之相连的逆变器也要使用相同控制方法;微电网当中应用陈辉,南京南瑞继保电气有限公司;研究方向:智能微电网的储能技术。
图1 微电网运行模式图2 控制方式切换原理Applications 创新应用集成电路应用 第 38 卷 第 12 期(总第 339 期)2021 年 12 月 81方式。
将电压环输出电流与功率环输出内环电流参考值i dref 与i qref 进行对比分析,接着将实际差值作为电压环输入,如此即可保证输出电流可逐渐追踪功率环输出内环电流参考值,同时保持和前期一致;然后添加存储器,方便存储锁相环前一时刻获得的电网频率f g 与电网电压相位角α,确保电压控制环相位参考值θref 和电网电压相位θg 一样。
微电网由并网切换至离网运行模式期间,应保证各开关位置处在2处,逆变器多应用V/f控制。
这时,将实际输出电压与电压参考值间的差值U eer 作为电压环输入,接着借助PI控制器输出内环电流参考值。
切换期间,受存储器影响,切换完电网频率与电压相位应保持和最后时刻采样值一样。
该控制策略可缩小切换中由于电流参考值和电压相位变化引起的电压振荡,便于平滑切换微电网并网和离网模式。
4 仿真分析 4.1 并-离网切换微电网运行初始阶段,并网状态中,当t =0.2s,实际负荷上升到3kW,t=0.5s时,微电网逐渐从并网切换至离网状态,t=0.8s,负荷随之减少4kW,t=1s,负荷变成S=25+j3.5kVA,t=1.2s 时,仿真完成。
结合仿真结果发现,D G 2有功出力多稳定在10kW,该结果表明DG 2一直在PQ控制下运行,不管是微电网系统处在哪种状态下运行,负荷出现怎样波动,出力经常会伴随功率参考值不断变化。
直流微电网的优化设计与控制研究

直流微电网的优化设计与控制研究随着能源需求的不断增长和环境问题的严重加剧,新能源技术的应用越来越受到人们的关注。
而微电网作为一种新兴的电力系统,可以很好地满足分布式电源接入、提高供电可靠性以及发电削峰填谷等需求。
本文将重点介绍直流微电网的优化设计和控制研究。
一、直流微电网的基本结构直流微电网主要由分布式电源、负载、直流汇流箱、电池组、逆变器、配电网等组成。
其中,分布式电源和电池组是微电网系统的重要组成部分,可以实现各种能源的输入和输出。
直流汇流箱则是微电网系统中的中心枢纽装置,可以实现各种设备的连接和互联,同时还可以实现负载功率的调节和能量的存储。
逆变器是将直流电转换成交流电的重要装置,其主要功能是将电池组所储存的能量转化为交流电提供给负载使用。
二、直流微电网的优化设计为了提高微电网系统的效率和可靠性,需要对微电网系统进行优化设计。
直流微电网的优化设计主要包括三方面:电源优化、逆变器优化和存储优化。
1. 电源优化电源优化是指通过优化电源系统的结构和参数,使其适应微电网系统的运行需求。
其中,太阳能、风能等可再生能源的接入是微电网系统的一大特色。
针对这一特色,可以通过多线路多端子的设计方式,实现各种电源的输入和输出。
同时,通过对电源转换器的参数进行优化,可以提高系统的充电效率,减少能量损失,实现对电源系统的优化设计。
2. 逆变器优化逆变器作为微电网系统中重要的装置之一,其优化设计尤为重要。
优化逆变器的输出电压、电流、波形等参数,可以提高微电网的稳定性和安全性。
同时,通过合理控制逆变器的输出功率和频率,可以实现对负载的精确定时,提高微电网系统的效率和可靠性。
3. 存储优化电池组作为微电网中能量的主要存储装置,其优化设计可以实现对微电网能量的有效利用。
通过对电池组的数量和容量进行优化,可以提高微电网系统的存储效率和安全性。
同时,通过对电池组的运行控制,可以实现对能量的精准调节,提高微电网系统的能量利用效率。
微电网你并网运行

摘要微电网为新能源并网发电规模化应用提供了有效技术途径,微电网技术可以对分布式电源进行有效管理,降低分布式电源对大电网安全运行的影响,有助于实现分布式电源的“即插即用”,同时可以最大限度地利用可再生能源,符合我国新能源发电和可持续发展战略的要求。
随着微电网技术不断发展的新需求,微电网中微电源的协调控制、微网运行模式切换等诸多问题亟待解决,因此,本文将从微电网的控制系统角度进行研究,以实现微网技术的规模化应用。
首先,本文系统详细的阐述了微网主要的整体控制策略以及微电源逆变器接口侧的控制方法,并对各种控制策略的工作原理、适用范围以及优缺点进行分析;其次,提出了基于P-f /Q-V下垂控制的微网功率最优分散协调控制方法。
针对微电网功率分配因微电源到负荷线路的影响而分配不合理的问题进行了深入的研究;分析了传统P-f /Q-U下垂控制的缺点,给出了P-f/Q-V下垂控制方法,建立了微网的数学模型,通过部分输出量反馈最优分散协调控制方法,使微网在实现微电源功率合理分配的基础上,保证电压和频率处在正常范围内,仿真结果表明微电网在输出有功功率分配不受影响的前提下,输出无功功率的分配情况得到明显的优化,而且微网始终处于稳定运行状态。
最后,提出了将对等控制与主从控制相结合的控制策略。
针对微网运行模式转换时存在的问题,给出了符合我国国情的微电网运行模式转换的条件,通过分析对等控制以及主从控制在微网运行模式切换时的优缺点,提出了将两者相结合的控制策略,并结合控制器状态跟随的平滑切换控制方法实现了微网运行模式的平滑、可控切换,减小了切换过程对微网的冲击,通过仿真实验验证了该控制策略的可行性。
关键词:微网;功率分配;协调控制;并网运行模式;孤岛运行模式目录摘要目录第1章绪论1.1课题研究背景1.2微电网的研究现状与前景1.2.1微电网的定义1.2.2国内外微电网的研究现状与概况1.3微电网运行控制研究现状与发展趋势1.3.1系统控制层面1.3.2分布式电源控制层面1.3.3微电网运行层面1.4本文所做的工作第2章微电网内分布式电源仿真建模与特性分析 2.1光伏发电系统建模及仿真2.1.1光伏电池数学模型2.1.2光伏电池建模与特性2.1.3 MPPT最大功率点跟踪原理与建模2.1.4光伏Boost升压控制器2.1.5光伏发电系统特性分析2.2微型燃气轮机发电系统建模及仿真2.2.1微型燃气轮机系统结构2.2.2永磁同步发电机模型2.2.3微型燃气轮机的整流器的控制 2.2.4微型燃气轮机特性仿真2.3蓄电池模型2.3.1蓄电池通用模型2.3.2蓄电池双向DC仍C变换器2.3.3蓄电池系统充放电仿真分析 2.4本章小结第1章绪论1.1课题研究背景能源与工业生产、交通运输、国防建设以及人类的日常生活各方面息息相关,在社会发展的进程中扮演着至关重要的角色。
基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制策略研究

分 布 式可 再生 能源 发 电具有 问歇 性和 随机性 的特 点 , 其 并 网运 行 会对 电 网安 全 、 稳定、 经 济 性等 造 成
一
定 的影 响. 目前 , 为 了降低 分布 式可 再生 能源发 电并 网对 电 网的影 响 , 主要 采用 以下两 种手 段 : 分布式 可
再 生 能源 和储 能 系统相 结合 , 组 成功率 可调 度型 分布式 电源 , 运行 于恒 功率状 态 ; 分 布式 电源 、 储 能设备 和 负 荷组 成微 电网 , 整 个 微 电网作 为一个 受 控单元并 网运行. 但是 , 随着 国家 激励 政 策 的 出 台和 分 布式 电源 供 电成 本 的降 低 , 分 布 式 电源在 电 网中所 占的 比例越 来越 大 , 为 了保证 电网 的安 全 可靠 运行 , 并 网标 准 中ห้องสมุดไป่ตู้ 对 分 布式 电源 提 出 了越 来越 高 的要求 , 如德 国低 压 电网标 准需 要分 布 式 电源具 备 一 定 的 电 网频 率和 电压 支 撑作 用 , 而 采用定 功 率控 制 的分布式 电源还不 具备 此功 能. 微 电网 的运 行控 制 , 往 往 通过 上 层 能量 管 理 层 和分 布 式 电源 自身 的控制 来完 成 的 , 为 了实现微 电网灵活 多样 的运行 形式 , 对分 布式 电源 自身控 制特 性
文控 制策 略 的有 效性 .
关键词 分 布式 电 源 , 混合储 能 , 电压 分 区控 制 , 归一化 模型 , 下 垂控 帝 】
中图 分类 号
T M7 2 7
文献 标识 码
A
文章编 号 1 6 7 2 — 6 6 3 4 ( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 8 9 — 0 7
直流微电网稳定性分析与控制策略

工业园区
工业园区可利用直流微电网实现 电力的分布式管理和供应,提高 电力质量和可靠性。
偏远地区
偏远地区由于地理条件限制,电 力供应不稳定,直流微电网可作 为一种可靠的供电解决方案。
02
直流微电网稳定性分析
Chapter
直流微电网的稳定性判据
小信号稳定性
01
在正常运行情况下,系统能够保持稳定,对小的扰动不产生自
基于鲁棒控制策略的直流微电网稳定性分析
鲁棒控制算法
该方法能够在系统存在不确定性和扰动的情况下,保证系统的稳定性和性能。在直流微电网的稳定性分析中,鲁 棒控制算法可以针对分布式能源的波动、负荷变化等因素引起的扰动进行抑制,提高系统的鲁棒性。
稳定性分析
针对基于鲁棒控制策略的直流微电网,通过稳定性分析方法,如极点配置、LMI等,对系统稳定性进行定量评估 。分析结果表明,鲁棒控制策略能够在分布式能源波动和负荷变化的情况下,保持直流微电网的稳定性。
直流微电网特点
直流微电网具有高效率、高可靠性、环保性、灵活 性等优点,可实现新能源的高效接入和就地消纳, 有助于改善电力系统的稳定性、可靠性和经济性。
直流微电网的结构与组成
实现电力能源的交直流转换,包 括DC/DC变换器和DC/AC变换器 等。
实现系统的控制和保护功能,确 保系统的稳定运行。
电源部分 变换器部分 负荷部分 控制及保护部分
直流微电网的优化控制策略
优化目标
直流微电网的优化控制策略旨在通过合理调整各分布式电源的输出 ,实现系统内能源的高效利用和环保排放的最小化。
优化算法
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等,可 根据实际情况选择合适的算法。
考虑因素
在优化控制策略中需要考虑多种因素,如能源价格、排放因素、系 统负载等,以实现全面的优化效果。
微电网孤岛运行的主从控制策略研究

2 l 年 01
五 邑大学学报 (自然科 学版 )
J R OU NAL F O WUYl NⅣ E ST (Na rl cec E io U R IY ta u S i e dt n) n i
V_.5 No3 0 2 1 . Au . g 2 I 01
K y od . irgi;s n ig prt n m se-lv o t l t tg ; - c nrlP Qcnrl e r6m cor i a dn ea o; at s ecnr r ey V f o t ; - t w d l o i r a os a o o o
20 0 3年 北美 大停 电 、2 0 0 8年 1月 我 国南 方 多 省 因雪 灾 而 大 范 围 停 电 等 大 面积 停 电事故 。充 分 暴 露 了大 电 网的脆 弱性 .-微 电 网作 为 白洽 系统 ,具 有脱 网独 立 运行 的能 力 ,能 提 高 供 电 的可 靠性 . D2 ] 为 了满 足 负 荷 对微 电 网 系统 电压 和 频 率 的要 求 。跟 踪微 电 网 中负 荷 的 变 化需 要 采 取 相 应 的协 调 控 制 策 略 , 目前 采用 的 协 调 控 制 策 略 主 要 有 :主 从 站 控 制 【、负荷 一 频 率 二 次 控 制 [、连 络 线 (el e 3 】 4 1 t i ) i n
vl g n e un yfr h irgi a dp pcnrl to p l di tes vs m kn l o aea df q ec em cor n - ot h di a pi l e , a ig ul t r ot d o me s e nh a f
LI U W e n
( uo ai c o lG a go gU ies y f e h o g, un zo 1 0 6 C ia A tm t nS h o, u nd n nvr t o c nl y G a gh u5 0 0 , hn) o i T o
分布式电源接入配电网研究综述

分布式电源接入配电网研究综述随着我国电力市场改革和能源结构调整,分布式电源接入配电网逐渐成为新能源发展的一个热点问题。
本文对分布式电源接入配电网的研究现状进行了综述。
一、分布式电源概述分布式电源是指分布在用户侧、发电侧或输电侧的小型电源设备,包括太阳能光伏、风能发电、小垃圾发电、小水电、燃气发电、微水轮发电等。
分布式电源接入配电网可以提高电网供电的可靠性和经济性,降低电网建设和维护成本,同时可促进可再生能源的利用和减少碳排放。
目前,分布式电源接入配电网技术主要包括:并网逆变器、功率控制技术、电力质量控制技术、微电网控制技术等。
(一)并网逆变器并网逆变器是分布式电源接入配电网的核心组成部分。
它是将直流发电机输出的电能转换成交流电并实现与电网同步运行的设备。
常见的并网逆变器种类有:变频电源并网型逆变器、PWM并网型逆变器、多电压并网型逆变器、三相并网型逆变器等。
(二)功率控制技术功率控制技术是指对分布式电源输出功率进行控制,保证其稳定状态下接入配电网。
目前常用的功率控制技术有电流控制、电压控制和频率控制。
其中,电流控制一般应用于风力发电机和垃圾发电机;电压控制一般应用于太阳能电池板和微水电站;频率控制则适用于燃气发电机和内燃机。
(三)电力质量控制技术电力质量控制技术是指对分布式电源的电能质量进行控制,保证其与配电网的接口电能质量符合国家标准。
常见的电力质量控制技术有:无功补偿、谐波抑制、电压调节等。
微电网控制技术是指将多个分布式电源与配电网相互连接并实现站内的电力供应和电能共享的技术。
其主要控制策略包括:基于功率平衡的控制策略、基于功率流控制的控制策略、基于能量管理的控制策略等。
分布式电源接入配电网还存在一些问题和挑战,如:(一)系统安全风险分布式电源设备大多布局在用户侧,存在非认证用户接入网路的风险,如黑客攻击等。
(二)电网稳定性问题分布式电源的接入对配电网的电压、电流、频率控制与保护等提出了新要求,需要建立一套统一的技术规范和标准。
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含多种分布式电源的微电网控制策略研究
发表时间:
2017-10-23T16:42:24.367Z 来源:《电力设备》2017年第17期 作者: 王海龙 丁红文
[导读] 摘要:本文对于微电网的并网和孤岛运行还有其运行过程的切换,提供包含多种类型的分布式电源微电网控制方法。采用PSCAD/
EMTDC软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网
并网与孤岛运行方式的平稳过渡。
(国网新疆电力公司电力科学研究院客户服务中心)
摘要:本文对于微电网的并网和孤岛运行还有其运行过程的切换,提供包含多种类型的分布式电源微电网控制方法。采用PSCAD/
EMTDC
软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网并
网与孤岛运行方式的平稳过渡。
关键词:分布式电源;微电网控制;策略研究
本文选择微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电PV(PhotoVoltaic)作为微电网中的分布式电源,并根据分布式电源的发电特性分别选
择了合适的电力电子接口设备,利用
PSCAD/EMTDC软件搭建微电网仿真实验平台。在此基础上,对微电网并网及孤岛运行方式的转换
进行深入的研究,提出了一种有效的微电网并网与孤岛运行控制策略。仿真实验结果表明:所选电力电子接口设备和采用的控制方法能够
很好地配合微型燃气轮机、燃料电池和光伏电池的发电特性;提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,且能实现微电网运行方式的平
稳过渡。
一、微电网的结构和组成
微电网的主要结构如下图所示:
在整体控制策略上,采用实验室微电网的分层控制结构。微电网中心控制器MGCC(MicroGridCentralController)和负荷控制器LC
(
LoadController)、微电源控制器MC(MicrosourceController)间需建立可靠的通信连接。MGCC安装在中压-低压变电站,用来对微电
网进行统一的协调控制,并负责微电网与大电网之间的通信与协调;
LC和MC从属于MGCC,分别对负荷和微电源进行控制。
二、微电网的综合控制策略
(一)微电网并网运行
当并网运行时,微电网内部的各个分布式电源只需控制功率输出以保证微电网内部的功率平衡,而电压和频率由大电网来支持和调
节,此时的逆变器可以采用
PQ控制方法,按照设定值提供固定的有功功率和无功功率。在整体控制策略上,微电网并网运行时,MGCC根
据大电网的需要、本地负荷情况和分布式电源的发电能力来决定各分布式电源的
PQ控制有功功率和无功功率运行点及各负荷的运行状态。
然后
MGCC将设定的运行点和负荷运行状态传递给相应的MC和LC,MC控制分布式电源逆变器按照设定值输出所需的有功功率和无功功
率,
LC按照要求调整负荷。
(二)微电网孤岛运行
当微电网孤岛运行时,与大电网的连接断开。此时,需由1个或几个分布式电源来维持微电网的电压和频率,这些分布式电源逆变器
可以采用下垂控制方法,其余分布式电源逆变器仍然采用
PQ控制方法。下垂控制方法就是使逆变器的输出模拟高压电力系统中同步发电机
的频率和端电压与所输出的有功功率和无功功率之间的下垂特性。在低压配电系统中线路的电阻值大于电抗值,但可以通过整体设计使逆
变器的输出阻抗呈感性,保证下垂特性成立。
下垂特性可以用式(1)(2)描述:
其中,ki是第i个分布式电源的有功功率下垂控制系数,Δfi和ΔPi分别是第i个分布式电源频率偏移和输出的有功功率偏移,Δf是微电网
的频率偏移。
当微电网孤岛运行时,采用下垂控制的分布式电源逆变器通过模仿同步发电机实现频率的一次调节,对故障和负荷变化等情况做出正
确的响应。但频率一次调节是有差调节,稳定的频率偏差会影响电能质量和储能装置的正确运行,且不利于微电网的重新并网,所以需进
行频率的二次调节,实现无差调节。
微电网中频率二次调节原理如下:首先根据可调容量的大小、调节速度和调节经济性等方面的需求选择主要负责频率二次调节的分布
式电源作为主调频电源,由
MGCC根据频率偏差调整主调频电源的逆变器下垂控制曲线。当主调频电源调节能力不足时,由MGCC调节具
有可调容量且执行
PQ控制的分布式电源逆变器的有功功率和无功功率运行点,通过增发功率为主调频电源提供支持。如果以上策略仍不能
满足调频要求,
MGCC还可以控制LC减负荷来维持微电网的稳定运行。
(三)微电网运行方式切换
当微电网的运行方式发生变化或者计划进行调整时,需迅速地判断微电网的实际运行状态并调整相应的控制方法,微电网运行方式转
换原理如图二所示。当微电网并网运行时,
MGCC连续执行孤岛检测,一旦发现微电网实际进入孤岛运行状态,立刻调整控制策略执行孤
岛运行控制。
MGCC按照预先设定的计划将负责维持电压频率稳定的分布式电源逆变器由PQ控制方式调整为下垂控制方式,并调节其他
PQ
控制逆变器的有功功率和无功功率运行点增发功率,必要时控制LC减负荷维持孤岛的稳定运行。
当微电网孤岛运行时,若需转换为并网运行,则MGCC启动并网过程。首先判断大电网侧的正序电压幅值Ug是否在合理的范围内,排
除故障状态的干扰;然后连续监测微电网的频率,如果频率偏差
Δf<Δfmax,则继续监测电压幅值偏差ΔU;如果ΔU>ΔUmax,则MGCC控
制并网接口处的蓄电池增发无功功率,调节微电网并网处的电压使之与大电网侧的电压幅值趋于一致;当
ΔU满足条件后,MGCC开始监测
电压相角差
Δθ,频率的微小偏差会导致Δθ不断变化,当Δθ满足并网条件时,MGCC控制断路器合闸并网,同时调整执行并网运行控制。在
并网过程中,如果某个并网条件不满足,则并网过程终止或者重新开始。并网接口处的蓄电池负责调整
ΔU满足并网条件,采用基于电压灵
敏度分析的方法。考虑并网接口节点处的潮流方程,在运行点处将潮流方程线性化:
其中,P0、Q0分别是运行点处的有功和无功功率,ΔU0是运行点处电压与大电网侧电压幅值间的差值。
结束语
本文对含多种分布式电源的微电网进行研究,提出了一种微电网控制策略。通过选择主调频电源对孤岛运行微电网的频率进行二次调
节,提高了电能质量,避免了稳定的频率偏差对储能装置充放电的影响,同时也为微电网并网创造了条件。通过连续检测微电网侧和大电
网侧的频率以及电压幅值和相角,对微电网的实际运行状态进行判断,并采用电压灵敏度分析方法调节微电网并网接口处电压,实现了微
电网运行方式的平稳转换。仿真实验结果表明,本文提出的微电网控制策略能够实现微电网在并网和孤岛
2种运行方式下的平稳运行和平稳
转换。
参考文献
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王锡琳;含有光伏电源的微网综述[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011
[2]
纪明伟;陈杰;栾庆磊;基于电流分解的微网功率控制策略研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009