微电网专题介绍
摘要：能源是人类赖以生存和发展的基础，电力作为最清洁便利的能源形式，是国民经济发展的命脉。在能源需求与环境保护的双重压力下，国内外都将目光投向了各种可再生能源的分布式发电相关技术领域。灵活、经济与环保是分布式发电技术的重要特征，但同时一些可再生能源发电系统的出力具有较强的间歇性和随机性，电力系统中日益增多的各种分布式电源接入对其安全可靠运行提出了新的挑战。低压微网控制策略研究
摘要：为了避免微网运行模式变化时控制策略的切换，实现微网的平滑过渡，对传统的P-f和Q-V矿下垂控制进行改进，实现了并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制方式。并在脱网过程中采用了控制参数自动调节机制，以减小微网大功率不匹配引起的电压波动。分析了基于频率和幅值参考值正反馈的同步并网控制原理，在维持分布式电源输出功率的前提下利用下垂控制完成微网的同步并网。低压微网仿真结果表明，提出的控制方法能够有效地加快脱网过程中的电压调节速度，实现孤岛运行微网的平滑并网，降低运行模式变化给微网带来的冲击。基于小信号模型的微网控制参数选择与稳定性分析
摘要：小信号稳定性是微网运行的关键问题之一，特别是孤岛运行时，控制器结构较为复杂，且缺少大电网的电压频率支撑。为此，以未来可再生电能传输和管理（future renewable electric energy delivery and management，FREEDM）网络为对象，推导固态变压器（solid state transformer，SST）、网络线路及负荷模型的状态空间方程，建立完整的微网小信号模型，分析孤岛运行时的稳定性，并根据其状态矩阵特征值及灵敏度，确定影响系统稳定的关键参数，设计配置多SST的环形微网，仿真验证选取的控制器参数的正确性。结果表明，系统对负荷突变和随机波动都具有很强的适应性，且具有良好的环流抑制效果。所建小信号模型可用于微网稳定性分析及控制器参数的优化设计。高压微网孤岛运行时频率稳定控制策略研究
摘要：当采用大量电力电子设备的微网孤岛运行时，使用刖下垂控制存在负荷快速分配与频率稳定控制之间的矛盾，为此，提出改进的P／δ和Q／V下垂控制策略，将电压和相角偏差作为前馈量加入功率控制环节，实现电压和相角的二次调整，提高潮流变化时系统的动态适应性。仿真分析表明，所提出的控制策略不仅可实现负荷快速分配，而且相比P／f下垂控制具有更小的频率偏差，为高压微网孤岛运行时频率稳定控制提供了一种新方法。采用居民温控负荷控制的微网联络线功率波动平滑方法
摘要：风、光等可再生能源的输出具有间歇性、随机性等特点，会对电网造成不利影响。目前大多利用高成本的电储能系统抑制可再生能源功率波动，因此提出一种利用居民温控负荷控制技术的微网联络线功率平滑算法。采用简化1阶等值热力学参数（equivalen tthermal parameter，ETP）模型来描述热泵热力学动态，在通信系统双向可靠的前提下，该功率平滑算法采用状态队列（state-queueing，SQ）模型控制热泵负荷开关状态。在社区级并网微网中，对1000个家用电热泵设备进行仿真控制，结果表明热泵响应可以有效跟随平滑目标；通过对可再生能源渗透率、外部环境温度、热泵工作温度上下界等因素的灵敏度分析，可以看出不同因素对控制结果的影响。该方法为广义储能系统在微网中的应用提供了新的技术途径。采用势函数法的微电网无功控制策略
摘要：由于受到微电网线路阻抗特性等因素的影响，传统的下垂控制存在无功出力难以按照下垂增益分配的问题。分析分布式电源无功出力与空载输出电压之间的关系，并在此基础上提出基于二级控制的微电网无功控制策略。该方案利用无功出力分配关系和空载输出电压的偏离程度构造势函数。微电网中央控制器根据势函数对各分布式电源的空载输出电压进行集中调整，达到改善无功出力分配的目的。仿真结果表明该方案具有良好的动态响应特性和稳态性能。此外，用正则环流无功概念来考察不同负荷水平对分布式电源无功出力分配的影响，进一步验证了所提方案的有效性。基于序列运算理论的孤立微电网经济运行模型
摘要：针对风力和光伏发电出力的随机性，提出一种基于机会约束规划的孤立微电网经济运行模型。鉴于部分机会约束难以转化成确定性约束，根据序列运算理论，利用可再生能源出力的概率分布生成概率性序列，使模型中的机会约束转化成确定性约束的等价类。因此模型具有混合整数规划的线性结构，可兼容如TOMLAB类的优化工具求解。仿真结果表明，与随机模拟求解相比，该方法具有计算速度快且结果稳定的优势。另外，为了考察概率性序列的合理性，还讨论了不同离散化步长对计算结果的影响，并进一步验证了所提出方法的有效性。计及非线性因素的混合供能系统协调控制
摘要：通过公共直流母线集成可再生能源发电单元和储能设备等的混合供能系统，可以有效提高分布式电源的利用率和控制灵活性。该文针对包含锂电池、超级电容器及光伏的混合供能系统，介绍了该系统的2种基本运行模式及直流母线电压控制方式，并对不同运行模式下暂态时直流母线电压冲击产生的机理进行了理论和实验分析，提出了分别采用死区补偿及稳态占空比控制信号补偿等解决措施。在基于30kVA双级式变流器的混合供能系统实验平台中验证了该文所提方法的有效性。风电场复合储能系统容量配置的优化设计
摘要：依据风电场复合储能系统的功能和工作特性，提出了一种复合储能系统（hybrid energy storage system，HESS）容量的优化配置方法，使其在满足平滑风电功率波动等技术性能的同时，还能满足系统的经济性要求。首先，提出了一种能够定量反映功率曲线平滑度的判据标准。其次，建立了复合储能系统特性参数—风电功率平滑度的短期神经网络模型，并在此基础上综合考虑了复合储能系统的技术性能和经济性能，建立了反映复合储能系统特性参数一风电功率平滑度、复合储能系统成本特性的长期数学模型。最后，通过遗传算法对该模型的目标函数进行寻优，从而得到复合储能系统最佳的特性参数组合。算例分析表明所提出的方法是合理、有效的。风光蓄互补发电系统容量的改进优化配置方法
摘要：风光互补发电系统利用风能与太阳能的互补特性，相比于单独的光伏发电或风力发电，其输出功率波动小。合理配置风电／光伏／储能的容量，既可提高系统供电可靠性，又可降低系统成本。针对风光蓄互补发电系统，提出一种改进的容量优化配置方法，考虑独立和并网两种模式，对风力发电、光伏发电和蓄电池的容量进行最优配置。该方法充分利用风光互补特性，在系统独立运行时，只需较小的蓄电池容量即可保证高供电可靠性，并可减少蓄电池的充放电次数和放电深度；在系统并网运行时，进一步提出采用分时段优化策略来配置所需蓄电池的容量，保证负荷供电需求和入网功率的波动特性满足要求。算例验证了所提改进优化方法的合理性和优越性。基于超级电容器一蓄电池复合储能的直驱风力发电系统的功率控制策略
摘要：随着风力发电的电网渗透率的增加，风电系统与电网之间的相互影响也越来越大。风电系统输出功率的波动性和间歇性对电网的电能质量及其稳定性将产生较大影响；与此同时，电网故障也会给风电系统带来一系列的暂态过程，甚至会危及到风电系统的安全运行。该文基于超级电容器和蓄电池在技术性能上具有较强的互补性以及并网永磁直驱风力发电系统的运行特点，提出一种综合控制策略，在使风电系统输出较为平滑的功率的同时，还具有较强的低电压穿越能力，使风电系统基本不受电网故障的影响。仿真结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。基于功率平衡及时滞补偿相结合的双级式变流器协调控制
摘要：在光伏、锂电池储能等分布式发电系统及微网中，包含DC／DC和DC／AC两级功率变换模块的双级式功率变流器作为能量汇集和交换的核心设备而得到广泛应用，其协调控制则是保证系统稳定运行的关键。首先利用经典控制理论从动态性能方面分别对前后级控制器参数进行设计；然后在全系统状态空间小信号模型基础上，利用特征值理论进行稳定性分析；最后为抑制暂态时直流母线电压冲击和波动，提出基于功率平衡和时滞补偿（一阶微分环节）相结合的前馈补偿方法。实验结果表明，采用本文提出的控制器设计和分析方法获得的系统动态与稳态性能和理论分析一致；应用该前馈补偿方法，能有效抑制暂态时直流母线电压冲击和波动，提高系统动态响应。一种无延时的单相光伏并网功率控制方法
摘要：针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统，提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法，使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时，也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法，解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足；电压外环采用比例积分（proportion integration，PI）控制实现逆变器直流侧稳压；电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制，并降低电网频率偏移对电流的影响；引入功率前馈加快系统响应；引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计，分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响，并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。一种微电网多逆变器并联运行控制策略
摘要：在微电网多逆变器并联系统中，由于逆变器的输出阻抗以及与公共连接点的线路阻抗存在差异，应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低。在分析多逆变器并联系统中传统下垂控制法及逆变器输出阻抗对系统性能的影响基础上，通过引入感性虚拟阻抗，提出一种适合微网多逆变器并联的电压电流双环下垂控制策略。虚拟阻抗的引入使输出阻抗仅由滤波电感值决定，减少了逆变器输出电阻的影响；考虑线路阻抗的影响，提出一种新型改进下垂控制算法，通过对下垂系数进行修正，减弱了线路阻抗差异对并联均流的影响，提高了多逆变器并联性能。仿真与实验结果表明了该控制策略的正确性和有效性。基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计
摘要：基于电容电流反馈的有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法，PI调节器因其简单有效而常用于并网电流的控制。针对基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器，详细分析PI调节器参数和电容电流反馈系数等闭环参数对系统性能的影响，通过对并网电流稳态误差、系统相位裕度和幅值裕度的分析，得到满足上述要求的PI调节器参数和电容电流反馈系数的取值范围，结合实际应用需要就可从中优化选取出合适的闭环参数。所提出的闭环参数设计方法不需要反复试凑，不仅可以有效阻尼LCL滤波器谐振峰，而且可以使系统具有高鲁棒性、快速动态响应性能和低稳态误差。实验结果证明了所提出的闭环参数设计方法是有效的。带变流器负载的三相交流电源系统稳定性判据的研究
摘要：交流电源系统中的电力电子变流器一般恒功率运行，其三相交流输入端具有负阻抗特性，然而该特性可能使整个交流电源系统不稳定。从小信号分析的角度，带变流器负载的交流电源系统的稳定性由电源输出阻抗和负载输入导纳之间的关系决定，因此基于电源输出阻抗和负载输入导纳的稳定性判据是分析交流电源系统稳定性非常有效的方法。总结现有的4种交流电源系统稳定性判据，提出一种新型的基于阻抗矩阵∞-范数的稳定性判据，并将提出的稳定性判据与现有的进行保守性比较。在现有的4种稳定性判据中，奇异值判据的保守性最小，但是奇异值的求取比较复杂。本文提出的基于阻抗矩阵∞-范数的稳定性判据的保守性与奇异值判据相当，同时∞-范数的求取比奇异值简便，可以用于分析三相交流电源系统的稳定性。交流微网边方向变化量保护
摘要：为了克服双向潮流以及并网、独立运行差异较大的短路电流给微网保护带来的困难，研究了交流微网的相间短路保护问题。针对微网结构特点，提出了微网的分割区域fpartition area，PA）概念，建立了微网的图模型。为了追求微网保护的普遍适用性，根据微网运行特点，约定了微网保护设计的几个前提。通过比较PA综合电流在故障前后的变化，得到了微网PA故障特征。由于得到PA综合电流需要数据同步且其方向不可获取，进而提出了边方向变化量保护原理。基于微网图模型建立了边方向变化量保护算法，分析了边方向变化量保护的实现。最后通过PSCAD／EMTDC仿真验证了边方向变化量保护算法的有效性。印度“7．30”、“7．31”大停电事故分析及启示
摘要：2012年7月30和31日，印度发生了世界范围内影响人口最多的大规模停电事故。两次事故均起源于北部和西部电网400kV联络线线路跳闸，随后发生的连锁故障导致电网崩溃，大停电事故对北部、东部、东北部造成严重影响。文中介绍事故前印度电网的运行状况及事故的起因、经过、恢复等情况，从技术、管理和体制方面分析事故发生的原因，并结合我国电网实际，提出保障电网安全稳定运行、防止大停电事故发生的建议。
