王成山--微电网分析与仿真理论84
基于实时数字仿真的微电网数模混合仿真实验平台
基于实时数字仿真的微电网数模混合仿真实验平台刘一欣;郭力;李霞林;王成山【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】研究了基于RTDS的微电网运行和综合监控系统数模混合仿真实验平台，主要包括RTDS实时数字仿真系统、分布式电源控制系统和微电网运行与综合监控系统（EMS/SCADA）三部分。
RTDS实时数字仿真系统对微电网中的网络结构、各分布式电源和负荷的主回路电气部分和相应控制系统进行实时数字仿真模拟，并通过相应模拟量和数字量的输入输出接口与外部分布式电源控制系统和微电网综合监控系统进行实时数据交互，实现软件和硬件结合的闭环仿真。
最后基于该方法，搭建了针对风柴储独立微电网系统的数模混合仿真实验平台，可对微电网协调控制策略和能量管理策略等关键技术进行有效验证。
【总页数】11页(P82-92)【作者】刘一欣;郭力;李霞林;王成山【作者单位】智能电网教育部重点实验室天津大学天津 300072;智能电网教育部重点实验室天津大学天津 300072;智能电网教育部重点实验室天津大学天津300072;智能电网教育部重点实验室天津大学天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TM74【相关文献】1.基于实时仿真的功率连接型数模混合仿真技术研究 [J], 安然然;赵艳军;盛超;陈迅;张远2.基于NI-PXI微电网多模式数模混合仿真平台的设计与实现 [J], 李光辉;何国庆;郝木凯;孙艳霞;闫博3.沉浸式硬件在环的微电网虚拟现实仿真实验平台 [J], 王宝华;程路4.智能微电网虚拟仿真实验平台设计与实现 [J], 宋关羽; 王智颖; 李鹏; 于浩; 吴爱军5.直流微电网信息物理系统实时仿真实验平台 [J], 陆玲霞;万克厅;于淼;齐冬莲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
平滑微电网联络线功率波动的储能系统容量优化方法_王成山
；修回 日期 ： 。 收稿日期 ： ２ ０ １ １ １ １ １ ４ ２ ０ １ ２ ０ ６ ２ １ － － － － 国家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ ９ ７ ３ 计 划 ）资 助 项 目 （ ） ； 国家高 技术 研究发 展 计 划 （ 资助 ２ ０ ０ ９ Ｃ Ｂ ２ １ ９ ７ ０ ０ ８ ６ ３计划） ） ； 项目 （ 天津 大学自主创新 基 金资助项目 。 ２ ０ １ １ ＡＡ ０ ５ Ａ １ １ ７
［ ５］
） 确定微电 网 所 需 可 控 功 率 输 出 Ｐｎ 并对其 １ ｅ ｄ， 进行离散傅里叶变换 。 假设微电 网 由 间 歇 式 可 再 生 能 源 、 可 控 电 源、 相 应 输 出 功 率 分 别 由 Ｐｇ Ｅ Ｓ Ｓ及 负 荷 构 成， Ｐｇ ｒ， ｃ， ＰＥＳ ０和 Ｐ Ｌ 表示 。 为 满 足 微 电 网 联 络 线 功 率 控 制 目 有如下功率约束 ： 标 ＰＴＬ 需求 ，
（ ） 智能电网教育部重点实验室 ，天津大学 ，天津市 ３ ０ ０ ０ ７ ２
摘要 ：为 了 抑 制 高可 再生 能源 渗透率 并 网 微 电 网 联 络 线 功 率 波 动 对 电 网 的 不 利 影 响 ， 提出了用于 。 控 制微电网 联络 线 功率输 出 的 储 能系 统容量优 化 确 定 方 法 在 已 知 微 电 网 可 再 生 能 源 功 率 输 出 、 负荷 、 可控 电源 额 定 功率 及 联络 线 功率 控 制 目 标的 前 提 下 ， 基于微电网 平 滑联络 线 功率 所 需 可控 功 ， 率输 出 的 频谱 分析结 果 可 优 化 选 取 满足联络 线 功率 控 制 目 标 、 微 电 网 内 部 设 备 输 出 功 率 限 制、 储 能系 统 效 率 及 荷 电 状态 运 行 约束 的 储 能系 统功率 及 容量 。 算例 验证 了 所提 方 法 的 有效 性 。 关键词 ：储 能系 统 ；微电网 ；容量优 化 ；频谱 分析 ；联络 线 功率 控 制
含分布式新能源的微电网实验系统建设及应用
含分布式新能源的微电网实验系统建设及应用赵兴勇【摘要】微电网是高效利用分布式新能源、降低网损、提高能源利用率的有效手段之一,是智能配电网的重要组成部分.本文构建了一个由小型风力发电系统、光伏阵列、蓄电池组及控制系统组成的小型微电网试验平台.开展分布式新能源发电、新型配电网运行与控制、继电保护、自动控制等方面的实验,解决了无法对新型配电网进行现场试验的难题.增强了学生实际动手能力,同时也提升了教师科研、教学能力,有力支持了我校电气工程及自动化特色专业的建设.所提建设方案对于研究及推广新能源微电网具有积极的理论意义及实践价值.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2018(019)005【总页数】6页(P33-38)【关键词】微电网;结构设计;分布式发电;试验系统【作者】赵兴勇【作者单位】山西大学电力工程系,太原 030013【正文语种】中文智能微电网集信息技术、新能源技术、分布式发电技术等为一体，以专业智慧构建节能高效、绿色环保、安全可靠的电力系统，助力国家坚强智能电网的建设和发展。
微电网作为智能电网重要的组成部分，对新能源推广、节能降耗、降低炭排放具有重要意义[1-2,6]。
我校电气工程专业类依托我省电力行业快速发展和壮大，有着明显的行业背景与特色。
在山西乃至全国电力行业，有着不可替代的作用。
电力系统是现代化技术集成最高的行业之一，对学生知识、技能的要求不断提高。
微电网是电力系统未来的发展方向之一，其是以分布式电源为基础的小型模块化、分散式的供能网络，是发挥分布式发电效益的有效途径。
它不仅能提高供电质量和可靠性，而且能减轻环境和能源压力，还可以为大电网黑起动提供后备电源，是大电网的有力补充，更是智能电网的重要组成部分。
微电网的最大优势是提高了电力系统面临突发灾难时的抗灾能力。
大电网中超大型电站与微电网中分散微型电站的结合，可以减少电力输送距离、降低输电线路的投资和电力系统的运营成本，削峰填谷，降低电网损耗，降低电价。
微电网规划设计方法综述_王成山
第36卷第1期2015年1月电力建设Electric Power Construction Vol.36，No.1Jan ，2015基金项目：国家高技术研究发展计划项目（863项目）（2011AA05A107）；国家自然科学基金国际合作项目（51261130473）；高等学校博士学科点专项科研基金（20120032130008）资助。
微电网规划设计方法综述王成山，焦冰琦，郭力，原凯（智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市300072）摘要：微电网是解决分布式发电并网和偏远地区或海岛供电的有效途径，具有广阔的应用前景。
微电网的建设需依托有效的规划设计方法，但因可再生能源和储能装置的接入，使得微电网规划设计与传统的电网规划方法出现较大区别。
该文从技术角度阐述了微电网规划设计的关键环节，分建模方法、求解算法与优化软件3个层面，逐一介绍了该领域的最新进展；并重点针对其中的规划设计与运行优化的耦合性、可靠性计算方法以及主要的设计软件进行了论述；最后从微电网自身、综合能源网、与配电网协调规划等视角，对微电网规划设计方法未来的研究方向进行了展望。
关键词：微电网；规划设计；运行优化；可靠性；优化算法；规划设计软件Ｒeview of Methods of Planning and Design of MicrogridsWANG Chengshan ，JIAO Bingqi ，GUO Li ，YUAN Kai（Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education （Tianjin University ），Tianjin 300072，China ）ABSTＲACT ：As an effective approach to connect the distributed generation to the grid and to supply energy to remote areas and islands ，microgrids present wide application prospect．It ’s impossible to build a microgrid without the help of efficient method of planning and design of microgrids．However ，the access of renewable energy sources and energy storage system to power system results in a great difference between the planning and design method of microgrid and the one of traditional power system．The paper presents the key steps of planning and design of microgrids on the technique side ，reviews the state-of-the-art techniques of planning models ，solving algorithms and softwares related to this field ，and at the same emphatically discusses the coupling between planning and operation of microgrids ，the calculation of reliability and the main planning softwares．Finally ，from the perspectives of microgrids themselves ，integrated energy network and coordinated planning with distribution system ，some proposals on the methods of planning and design of microgrids are proposed．KEYWOＲDS ：microgrid ；planning and design ；operation optimization ；reliability ；optimization algorithm ；planning and design software中图分类号：TM 715文献标志码：A文章编号：1000－7229（2015）01－0038－08DOI ：10.3969/j．issn .1000－7229.2015.01.0060引言微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统［1］。
王成山--微电网分析与仿真理论83
第2章分布式发电系统模型2）与其他分布式电源并联运行的接入系统模式图2.71（b）给出了飞轮储能系统与其他分布式电源（如风机、光伏等间歇性电源）并联运行的接入系统模式。
在这种接入模式下，飞轮是储存还是释放能量由分布式电源的运行情况和交流网络情况所决定。
这种并网模式一方面可以有效减少间歇式电源功率波动对外部系统的冲击，另一方面也可以改善这类电源的可调度性。
当飞轮与风机并联运行是，假设风机的输出功率为P wind 风机与飞轮系统共同输出功率的参考值为P notal ，这里P notal 既可以是恒功率控制方式下的恒定参考功率，也可以是Droop控制中按照一定的比例关系分摊的功率不平衡量，还可以是恒压恒频控制中由频率控制得到的功率参考值，则飞轮的功率可设定为P ref =P wind -P notal, P ref可正可负。
由于风速的变化，风机的输出功率是波动的。
在正常风速情况下P notal =P wind ，P ref=0飞轮处于能量保持阶段，当风速变化时，P notal与P wind不再相等，其功率偏差值设定为飞轮的功率参考值P ref，当风速高于正常风速时P wind >P notal,P ref为正值，飞轮系统转速升高储存能量，当风速低于正常风速时P wind >P notal,P ref为负值，飞轮系统转速下降释放能量。
通过飞轮转速的变化即可实现能量的储存与释放，此时的风机与飞轮混合系统对交流网络不在显现出功率的波动特性。
当风速正常单要求混合系统向网络输出的功率变化时，例如当系统采取Droop控制或是恒压/恒频控制时，混合系统输出功率的参考值P wind 是变化的，而当系统采取恒功率输出时，输出的有功功率参考值P wind也可能需要根据系统调度信息进行改变，这些情况下，P notal的变化量都可通过飞轮相应调整储存或释放能量来完成。
在飞轮储能系统中，常用的内置点击有感应电机，开关磁阻电机，同步磁阻电83。
微电网多目标动态优化调度模型与方法_洪博文
电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．33No．3Mar.2013第33卷第3期2013年3月0引言随着微电网技术的不断推广应用，如何妥善管理微电网内部分布式电源和储能的运行，实现微电网经济、技术、环境效益的最大化成为重要的研究课题［1］。
由于微电网内能源结构、分布式电源类型和控制方式的多样性，微电网的能量管理和优化运行具有较高的复杂性［2-3］。
同时，考虑微电网本身的多目标属性，传统的以大型发电机为主的单目标调度优化方法难以适应复杂的微电网环境［4］。
目前，微电网的调度策略分为固定策略和优化策略［5-7］2种，其中优化策略又可分为静态优化和动态优化。
固定策略以事先拟定的设备优先级制定运行规则，该优先级不随系统的运行环境发生改变；静态优化根据当前时刻或时段系统的运行环境下各设备的运行成本，确定其优先级和运行方式；动态优化考虑一个调度周期（包含多个时段）内的运行成本，以调度周期内的总收益最高或总成本最低为目标，优化系统运行。
由于动态优化考虑了多时段设备运行之间的协调配合，对于通常含有储能、发电机等时间耦合特性元件的微电网，优化效果更理想［8］。
在优化调度模型的求解方面，遗传算法和多目标进化算法因良好的并行性、鲁棒性和全局优化能力为学者所青睐［9-12］，但其效果受到初始点选取的影响。
文献［13］针对含发电机爬坡率约束的动态经济调度问题，使用模拟退火法为遗传算法寻找初始迭代点，提高遗传算法的收敛速度。
文献［14］则结合动态经济调度的具体问题，提出了遗传算法种群初始化的多种方法，除按各设备的容量、发电成本关系确定调度方案以获取对应的初始种群外，还引入了线性规划的方法。
但上述种群初始化方法主要针对单目标的遗传算法，并未涉及多目标进化算法。
文献［15］运用梯度的方法对多目标进化算法NSGA -Ⅱ进行了种群初始化操作，并对算法改进的效果进行了检验。
但文献［15］未对算法的具体应用进行研究，且其改进方法由于需要对优化问题进行求导，不适用于复杂的动态优化调度问题。
2017 直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述_王成山
1 直流母线电压波动机理
直流微电网中，有功功率的波动、振荡或突变 以及并联在母线上的多个变换器间的相互作用都 会引起母线电压的波动[7] ，本文将引起直流微电网
内母线电压不稳定的原因归纳为如下六类： 1）直流母线上的负荷波动及投切； 2）分布式电源的功率波动及投切； 3）交直流微电网功率交换量的波动； 4）交流电网或负载不平衡、谐波导致的波动； 5）多变换器互联时系统特性变化导致的母线
第 37 卷 第 1 期 84 2017 年 1 月 5 日
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.160807 文章编号：0258-8013 (2017) 01-0084-14
Vol.37 No.1 Jan.5, 2017 ©2017 Chin.Soc.for Elec.Eng.
直流母线电压波动理论上可以通过增加直流 母线电容容值进行抑制，一般采用电解电容作为直 流母线电容，但是电解电容具有体积大、功率密度 低、使用寿命短等缺点，不利于直流微电网的规模 扩大与应用[6]。尤其是在大规模使用电解电容时将对 系统寿命、体积和成本产生较大影响，为此研究人 员开始探索在不增加母线滤波电容值(甚至减小母 线滤波电容值)的前提下实现直流微电网内母线电 压波动(DC bus voltage fluctuations，DC BVF)抑制。
关键词：直流微电网；母线电压波动分类；母线电压波动抑 制；母线电压调节；母线电压调节器
0 引言
大规模开发利用可再生能源为解决世界性能 源和环境保护问题开辟了新途径，对改善能源结 构、保证国民经济可持续发展具有重要的战略意 义。微电网是分布式电源供能的有效途径以及发展 趋势，将是未来智能电网的重要组成部分[1]。目前， 微电网主要以交流的形式存在。近年来随着电源和 负载组成的明显变化，直流微电网的概念开始兴 起。其在分布式能源高效利用以及柔性交直流配电 网领域的应用成为学者们的研究热点[2-3]。
分布式能源智能微网技术与发展报告——王成山
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关键技术1：微网规划设计（方法与挑战）
规划 工作 分布式电源容量配置 微网结构优化 微网接入位置优化 接入 研究 冷/热/电负荷需要综合考虑 可再生能源间歇性与随机性 分布式能源的多样性 配电系统变为电力交换系统
配电系统综合优化
问题与挑战
微网能量管理系统： 通用性强，灵活、方便微网能量管 挑战： 将微网对用户、电力部门及社会 的效益全面量化并最大化
理系统。
关键技术4：微网仿真与实验系统
数字仿真
数字仿真所需投入较少 可实现对原型系统快速仿真 不受硬件条件限制 可实现不同规模微网的仿真
实验系统
为仿真模型与参数提供验证 实验平台
灵活的结构和运行模式 继电保护需求 微网综合自动化系统
多速率仿真算法
电磁-机电混合仿真
数字-物理混合仿真方法
微网数字仿真
微网实验系统
关键技术5： 微网关键装备
配电网管理调度系统
微网中心控制器（或微网能量管理系统）
上层 中间层
发电设备
• •风力发电机组 •并网光伏系统 •储能系统 •冷热电联供系统 •燃料电池系统
日 本
• Archi微网、Kyoto微网
• Tokyo gas微网
欧 盟
• 实验室微网： NTUA，DeMotec，CESI， ARMINES，UMIST，LABEIN • 天津大学微网实验室
中 国
• 合肥工业大学微网实验室
• 微网示范工程：
Kythnos，Continuon，EDP， MVV，Bornholm
分布式电源使故障定位困难 孤岛检测技术成为研究热点 遵循微网保护的系统性原则
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84 微网分析与仿真理论
机、永磁无刷电机四种，内置电机类型不同飞轮系统并网控制方式有所不同，本节重点介绍比较常用的以永磁无刷电机和感应电机为内置电机时的并网控制系统。
1 .内置永磁无刷交流电机的飞轮储能系统
采用永磁无刷交流电机作为内置电机的飞轮储能系统的并网拓扑结构可看作与单轴结构微型燃气轮机系统相似，可用图2.73所示系统描述。
飞轮侧变换器一般采取三相电压型变化器，本节重点对飞轮侧变化器的控制系统加以阐述。
飞轮侧变换器主要对永磁电机进行控制，可以采取多种控制方式，具体可以参考2.5微型燃气轮机发电系统一节的介绍。
图2.74给出的是飞轮侧变换器 I sd =0控制，其内环控制器与单轴结构微型燃气轮机控制系统中I sd =0控的内环控制器一致，在此不再赘述，下面主要介绍外环控制器的工作原理[53]。
在图2.74中w g 为飞轮的转速，w gref 为飞轮转速参考值。
飞轮系统以动能的形式储存能量，故飞轮系统储存（释放）能量的过程就是提高（降低）飞轮转速的过程，也就是使内置电机加速 （减速）的过程。
因此图2.74中外环控制器参考电流的I spref 的形成过程与飞轮储能系统储存或释放的功率相关，飞轮储存或释放的功率为
P= g g F g F dt d W J W J dt d w 212=⎪⎭⎫ ⎝⎛（2.124）
对式（2.124）进行拉氏变化可得P=J p w g s w g ,由此可以推得相应的传递函数框图如图2.75所示。