微网系统中混合储能单元的建模与仿真
基于DIgSILENT和Matlab的微电网系统联合仿真
基于DIgSILENT和Matlab的微电网系统联合仿真袁瑞;张兴都;代彦波;张子夏;黄艳【摘要】针对DIgSILENT在多节点运算时实时数据更新能力差的缺点,利用Matlab专业的数据处理能力,在单一使用DIgSILENT仿真模型的基础上加入Matlab仿真模块,代替DIgSILENT仿真模型中相对应的仿真插槽的内容.对比单一DIgSILENT仿真和联合仿真结果发现,在仿真速度不被拖慢的情况下,在微电网暂态调节时联合仿真较单一仿真调节到稳定状态时间上缩短了28.1％,系统电压超调量降低了13.3％,显示出联合仿真的优越性.【期刊名称】《唐山学院学报》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】4页(P26-28,55)【关键词】微电网系统;DIgSILENT;Matlab;联合仿真【作者】袁瑞;张兴都;代彦波;张子夏;黄艳【作者单位】华北水利水电大学电力学院,郑州450000;华北水利水电大学电力学院,郑州450000;华北水利水电大学电力学院,郑州450000;华北水利水电大学电力学院,郑州450000;华北水利水电大学电力学院,郑州450000【正文语种】中文【中图分类】TM7430 引言DIgSILENT是一款专门用于电力系统规划和运行优化为主要目标的先进的集成式、交互式软件包，可以进行潮流分析、短路分析、谐波分析、可靠性分析、发电充裕度分析、最优潮流计算等[1-2]。
DIgSILENT良好的开放性接口，可以与Matlab，PSASP等仿真软件实现接口通信。
微电网具有能源分布散乱、能源间歇性特征明显以及供电能源复杂等特征。
使用DIgSILENT在对微电网进行建模仿真时，存在设计节点多、数据计算量大、控制系统复杂、能源出力协调困难等缺点。
随着模型节点的增加以及计算量的增大，DIgSILENT在多节点数据更新时不能满足实时性要求[3]。
Matlab强大的数据处理能力、Matlab/simulink可视化的交互式编程设计理念以及开放的接口环境，使其可以实现和不同软件的联合仿真[4-6]。
国内外微型电网研究状况
微网相较于传统发电系统的优点
（3）可以减少大发电站的发电备用需求，并通过 缩短发电厂与负荷间的距离，可以降低输电损 耗和因电网升级而增加的投资成本。 （4）对用户来讲，广泛使用微网可以降低电价， 获得最大限度的经济效益。例如，利用峰谷电 价差，峰电期，微网可以向电网输送电能，以 延缓电力紧张，而在电网电力过剩时可直接从 电网低价采购电能。
一、研究背景
微网也被称为分布式能源孤岛系统，将发电机、 负荷、储能装置及控制装置等系统地结合在一起， 形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能 和热能。 微网中的电源多为微电源，亦即含有电力电子界 面的小型机组（小于100kW），包括微型燃气轮 机，燃料电池、光伏电池以及超级电容、飞轮、 蓄电池等储能装置。 微网接在用户侧，具有低成本、低电压、低污染 等特点。
一、研究背景
微网相较于传统发电系统的优点主要有以下4个方 面：
（1）微网解决了大规模分布式电源（DG）的接入问题， 减少单个分布式电源可能给电网造成的影响，实现不同 DG的优势互补，有助于能源优化利用。
（2）微网灵活的运行模式，提高了用户侧的供电可靠性。 用户侧负荷，按重要性程度可分为普通负荷、重要负荷； 当外电网发生较严重的电压闪变及跌落时，可以根据负 荷的重要性等级，通过固态开关将重要负荷隔离起来孤 岛运行，保证局部供电的可靠性。
DC AC 交流 DG
DC DC 直流 DG
DC DC 直流负荷
二、微网联网方式
直流微网的优点：
（a）DG 控制只取决于直流电压，无需考虑各DG之间的同步问题， 微网的DG 较易协同运行，在环流抑制上更具优势； （b）只有与主网连接处需要使用逆变器，系统成本和损耗大大降 低。
直流微网的缺点：
（a）不能用变压器改变电压等级，换流站设备昂贵； （b）换流装置消耗大量无功功率，换流装置运行时在交流或直流 侧会产生谐波电流电压，换流装置几乎没有过载能力; （c）缺乏高压直流开关，直流系统无电流过零点，灭弧困难。
锂电池储能系统在电力微网中的应用
锂电池储能系统在电力微网中的应用
领先的电能存储解决方案提供商
目录
技术背景 系统架构
关键技术 关于力高 角色与案例 交流与合作
2012 ©Ligoo
Anhui Ligoo New Energy Technology Co., Ltd.
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电池组模块间通信特点：
信息采集点多，通信节点及拓扑结构复杂
采集信息量大，总线吞吐率高 储能电站运行环境电磁干扰环境恶劣 拟解决方案： 充分利用参与单 位优势，使 用底层 CAN2.0 、上层光纤的混合架构，构 建多层结构BMS网站，取得性能、可 靠性和成本的优化平衡，建立标准化 灵活可扩展的电池管理系统价格。
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技术背景 储能系统架构
关键技术 关于力高 角色与案例 交流与合作
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关键技术——微网建模
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关键技术——策略控制系统
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储能系统架构——典型功率/容量的储能单元
BCU
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基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法
基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法胡文强;吴在军;孙充勃;宋毅;原凯【摘要】从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略.引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略.建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理.推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法.最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)008【总页数】11页(P13-23)【关键词】虚拟同步发电机;储能系统;并网逆变器;下垂特性;动态小信号模型;调压调频;参数整定;建模【作者】胡文强;吴在军;孙充勃;宋毅;原凯【作者单位】东南大学电气工程学院,江苏南京210096;东南大学电气工程学院,江苏南京210096;国网北京经济技术研究院,北京102209;国网北京经济技术研究院,北京102209;国网北京经济技术研究院,北京102209【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言能源是维持人类生存和社会发展的重要因素。
电能作为一种便利的能源形式，是国民经济的命脉[1]。
日益严重的能源短缺和环境污染问题，使新能源得到广泛的重视和利用。
分布式发电DG(Distributed Generation)是利用新能源发电的有效途径[2]。
分布式电源与储能接入大电网普遍采用由电力电子器件构成的并网逆变器，虽然其具有控制灵活、响应迅速等优点，但也存在低惯性、欠阻尼等不足。
光储交直流混合微电网功率控制及无缝切换策略研究
光储交直流混合微电网功率控制及无缝切换策略研究微电网是接纳可再生能源的重要方式。
将光伏和储能技术相结合组成光储交直流混合微电网,可为楼宇中的各种交、直流负荷提供电能,具有实际的应用价值。
交直流微电网可并网运行也可脱离电网孤岛运行,其功率控制和运行模式的平滑切换是保证系统正常运行的关键技术,本文以此作为研究内容,主要工作如下:针对楼宇中负荷的特点,给出了光储交直流混合微电网的系统结构。
该结构设置两种电压等级直流母线,适应不同直流负荷的接入;在交、直流两侧均接入光伏和储能系统,使两侧互为功率备用;利用锂电池和超级电容构成的混合储能,满足微电网不同模式下对储能的需求,通过Simulink对其控制效果进行了仿真验证。
在分析交直流混合微电网功率平衡关系的基础上,提出了交流子微网和直流子微网在并网和孤岛两种运行模式下的功率控制策略,给出各模块变流器相应的控制方法。
为最大程度发挥混合储能的功能,提高微电网孤岛运行的可靠性,针对AC/DC互连变流器,提出了协调双侧储能的互联变流器功率控制策略,并给出相应的算法。
微电网并网切换到孤岛时,储能逆变器需改变控制器结构,由PQ控制切换到V/F控制,而非计划孤岛情况下孤岛检测期间电压不可控,造成过压或欠压。
针对上述问题,本文提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微电网内负载的电压进行控制。
并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保证微网和电网间功率平衡。
孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微电网内负载电压,维持负载的功率平衡,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制,实现由并网到孤岛运行无缝切换。
在Simulink中搭建了光储交直流混合微电网的仿真模型,对混合微电网并网和孤岛模式的功率控制策略,以及所提出的无缝切换控制策略进行仿真验证。
同时,搭建了RTDS外接DSP控制器的实验系统,进行了闭环实验验证。
微电网的控制策略与实现
关键词：电力，控制，逆变，微电网，功率调度，户用
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.08.048
中图分类号：TP391.9
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2011)-08-0277-06
杜海江，杨明皓，丑丽丽，等. 户用风水光直流微电网控制策略与实现[J]. 农业工程学报，2011，27(8)：277 －282.
1 面向户用的微电网原理分析与结构设计
设计该微电网系统，需要考虑的问题有电源点选型、 并网还是孤岛运行、直流微电网还是交流微电网、电压 等级、容量等。
Du Haijiang, Yang Minghao, Chou Lili, et al. Research and implementation of home wind-hydro-solar micro-grid control strategy [J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(8): 277－282. (in Chinese with English abstract)
面向户用的微电网系统。该系统由风水光等电源、储能蓄电池、逆变器等单元构成，由微网调度器和远程 SCADA 系统
进行监控和调度。通过系统分析、建模仿真和完善的功能设计，实现了智能调度与功率自动平衡、故障自愈和即插即用
等功能，并在某农村投入试运行。研究成果对智能电网的智能能量管理和调度控制研究也具有借鉴意义。
目前微电网研究集中在并网控制[1-2]、潮流计算[3]、 建模与仿真[4-8]、拓扑结构与控制[9-10]等方面。文献[1]研 究了不同类型的分布式电源并网对配网的影响，文献[2] 分析了含有分布式电源的配网在故障或改变运行方式时 的控制策略；文献[3]研究了分布式电源接入配网时不同
风光储互补系统基于不确定性分析的储能配置研究
风光储互补系统基于不确定性分析的储能配置研究摘要：在不可再生能源枯竭、环境保护双重压力下，各界加强了对风能、太阳能等分布式能源以微电网的方式并入大电网的研究。
文章以风光互补微型电网运作为入手点，在微电源数学模型构建的基础上，介绍了混合储能在风光互补微型电网中的应用方法，并对其在风光互补微电网并网、离网中的控制策略进行了进一步分析，以期为系统功率平衡提供一定借鉴。
关键词：混合储能;风光互补微网引言近年来能源消耗不断加剧，因为大量化学能源如煤炭、石油等的大量使用，造成的环境问题日益突出，全世界都把目光转向了清洁能源，因此如何充分利用太阳能、风能等清洁能源对减少一次能源消耗及降低环境污染显得尤为重要。
然而风力和光伏发电容易受到天气和气候的影响，极不稳定，这使得风光互补发电系统在并网过程中会对大电网的安全稳定运行有较大影响。
当系统所发电量能满足负载的最低要求时，为减少系统的发电成本，除考虑协调系统中分布式电源的出力配合，还应综合考虑风光互补系统与大电网的电力能量交互和系统储能装置的工作运行状态。
1风光互补微网建模1.1风力发电风力发电主要依靠清洁能源代表———风能，其是自然界内部空气流动而产生的动能，可以驱动旋转叶片转换为机械能，进而转换为电能，受叶片面积、风速等因素影响。
1.2光伏发电光伏发电主要是将太阳能电池作为枢纽，实现太阳能→电能的直接转换，受发电季节、温度、天气、昼夜等因素影响，不受地域限制。
一般在太阳光照射在PN结(P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上交界面形成的空间电荷区)上时可以形成空穴电子对，在PN结内建电场作用下空穴电子对运动可以产生光生电动势，接入负载会产生电能。
理想状态下，可以将光伏电池中PN结看做理想二极管与恒流源并联，但实际情况下太阳能PN结不可避免出现损耗，2混合储能在风光互补微网中的应用2.1系统构成混合储能系统由双层电容器、蓄电池构成。
前者主要是在外加电磁场的作用下，极化电解液促使其内部荷电离子附着在极性不一的电机表面，形成具备储能功能的双电层。
风光柴储孤立微电网系统协调运行控制策略设计
风光柴储孤立微电网系统协调运行控制策略设计一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出，微电网作为一种集成多种分布式电源和负荷的电力系统，受到了广泛关注。
其中，风光柴储孤立微电网系统，凭借其独立运行、自给自足的特性，在偏远地区、海岛等无常规电网覆盖的地方具有广泛的应用前景。
然而，风光柴储微电网中由于各类分布式电源的间歇性和不确定性，使得系统的稳定运行面临诸多挑战。
因此，研究风光柴储孤立微电网系统的协调运行控制策略，对于提高系统的供电可靠性、优化能源利用效率和促进可再生能源的发展具有重要意义。
本文旨在探讨风光柴储孤立微电网系统的协调运行控制策略设计。
文章将介绍风光柴储微电网的基本结构和特点，分析系统面临的主要问题和挑战。
接着，将深入研究适用于该系统的协调运行控制策略，包括功率平衡控制、能量管理优化、故障检测和恢复等方面的内容。
在此基础上，文章将提出一种基于多代理系统的协调运行控制策略，通过仿真实验验证其有效性和优越性。
文章将总结研究成果，并展望风光柴储孤立微电网系统未来的发展方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为风光柴储孤立微电网系统的稳定运行提供理论支持和实践指导，推动可再生能源在微电网领域的应用和发展。
二、风光柴储孤立微电网系统分析孤立微电网系统，作为一种集成了风力发电、光伏发电、柴油发电以及储能设备等多种能源形式的电力系统，具有自主供电、独立运行和高度可控等特点。
这种系统能够在主电网无法覆盖或供电不稳定的地区提供稳定、可靠的电力供应，对提升能源利用效率、优化能源结构、保护生态环境具有重要意义。
风光柴储孤立微电网系统中的风力发电和光伏发电部分，依赖自然环境条件，具有间歇性和随机性。
风力发电受风速变化影响，光伏发电则受光照强度和时间影响。
因此，这两部分电源的输出功率具有较大的波动性和不确定性。
为了平抑这种波动性，需要引入储能设备，如蓄电池、超级电容等，来存储多余电能，并在风力或光照不足时释放电能，以维持电网的稳定运行。
微电网仿真系统 比肩RTDS仿真硬件在环解决方案
微电网仿真HIL科研平台研究背景随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，在过去的几十年里，电力系统已经发展为集中发电，远距离输电的大型互联网络系统。
但是随着电网规模的不断增大，超大规模电力系统的弊端也日益凸显：成本高、运行难度大，以火电为主的能源结构给环保带来了巨大的压力。
同时，随着用电负荷的不断增加，受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高，超大规模电力系统渐渐难以适应用户越来越高的可靠性要求以及多样化的供电需求。
针对这一系列问题与挑战，微电网的概念在本世纪初被提出。
作为新的技术领域，微电网在各国的发展呈现不同特色，我国对微电网的定义为：微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。
既可以与配电网运行（并网运行），也可以与配电网断开独立运行（孤岛运行）。
为了能满足多种电能质量要求、提高供电可靠性等多方面的需要，微电网的技术研究主要有微电网控制、微电网保护、微电网接入标准、微电源等多方向。
然而，由于微电网的结构灵活、组成成分多样化的特点，传统通过搭建小功率实物系统的方式从其安全性、经济性与科研的灵活性上都受到了很大的考验，而随着仿真建模软件技术与多核CPU、FPGA硬件技术的发展，使用仿真的方式搭建微电网并对其进行研究测试的方式得到了日益广泛的应用。
远宽解决方案利用图形化建模与MT实时仿真平台可以实现微电网的实时运行仿真，平台通过建模的方式去搭建含有新能源节点的微电网系统模型，并通过仿真技术将微电网系统的响应实时模拟出来。
同时，系统可以与微电网能量管理的部分相配合，完成微网系统的闭环控制和调节。
基于实时仿真的微电网研究平台，既有模型搭建与实时仿真的灵活性，又有与相应物理信号构成闭环运行的真实性，同时针对复杂工况、危险实验、测试新型系统结构上有着传统小功率系统无法比拟优势；同时，仿真微网也能够与实际功率系统相结合，实现虚实结合的优势，能够满足用户对于微电网控制、微电网结构、微电网保护等多个方向的研究需求。
光储交直流混合孤岛微网控制策略研究
光储交直流混合孤岛微网控制策略研究LIANG Rong-wei;LYU Zhi-lin;XU Liu;WANG Meng【摘要】针对现有的微网功率管理通常需要复杂编程来实现,提出一种无需复杂编程的综合控制策略来实现光储交直流孤岛微网的协调控制.在考虑储能荷电状态和直流母线参考电压偏差量越限的情况下,在前级结构中构建多回路功率控制策略,将越上限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到光伏功率控制器中,使得光伏控制器偏离最大功率运行点,同时调整光伏输出的参考电压,进而防止储能荷电状态超过设定的上限或直流母线电压骤然上升.反之将越下限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到需求响应侧发送切除直流负载命令,防止荷电状态超过设定的下限和直流母线电压骤然下降,从而实现了系统前级功率平衡并运行在安全范围内.另外,微网后级的逆变器采用主从控制模式,主逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,实现对系统电压频率的控制及负荷的跟随;从逆变器采用恒功率控制策略为后级提供期望的功率需求.MATLAB/Simulink仿真结果表明:前级多回路功率控制策略与后级基于虚拟同步机的主从控制策略相联动,确保了所提混合微网在不同工况下能协调光伏功率和储能功率平衡,并使微网系统能稳定可靠运行.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(044)003【总页数】11页(P685-695)【关键词】光储交直流微网;孤岛运行;荷电状态;功率协调控制;主从控制【作者】LIANG Rong-wei;LYU Zhi-lin;XU Liu;WANG Meng【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TM610 引言目前，独立的光伏发电系统存在着波动性和随机性等不可避免的缺点，该因素也是造成电网不能向用户侧提供稳定、可靠用电需求的原因之一[1]。
同时，大规模的分布式光伏发电接入电网系统，对电网造成严重的影响，如电压升高、谐波增大和功率冲击等问题。