Microgrid (MG) is a small entity of electrical network which comprises of various Distributed Generation (DG) sources, storage devices, and group of loads in various classes. MG provides reliable and secure energy sup...Microgrid (MG) is a small entity of electrical network which comprises of various Distributed Generation (DG) sources, storage devices, and group of loads in various classes. MG provides reliable and secure energy supply to the critical loads of communities while operating either in on-grid or off-grid mode. In this study, a coordinated power management control strategy for a typical low voltage (LV) MG network with integration of solar Photovoltaic (PV) and storage facility has been developed and analysed in Matlab-Simu-link software environment at various modes (on-grid, off-grid, and on-grid to off-grid transition) of MG operation. Solar PV and battery power inverters are considered as grid-support grid-forming (GsGfm) Voltage Source Inverter (VSI) with the implementation of modified droop and virtual output impedance control strategies. Proposed control strategy supports coordinated control operation between PV units and battery storage, equal power sharing among the DG sources, and smooth MG mode transition with regulation of voltage and frequency level in MG network. In addition, voltage and current THD level were analysed and verified as per the standard of AS4777.展开更多
【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、...【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、应用场景和研究展望等方面进行综述。【方法】首先从GFM-ES和跟网型储能的区别以及控制方法等方面阐述了GFM-ES的主要特点;然后从频率支撑、电压支撑和黑启动等方面介绍了GFM-ES的主要应用场景;最后从GFM-ES的稳定性、优化配置和实际工程应用等方面提出了研究展望。【结论】构网型变流器的稳定性对储能机组的运行特性具有重要影响,需要进一步关注稳定问题的诱导原因、参数整定、控制和限流策略切换等;GFM-ES规划配置中,需要在功能性、复杂性、成本等方面进行权衡,以及构网型和跟网型储能的混合配置有待继续研究;加强GFM-ES机组之间的协调性和运行交互性,完善工程测试规范和标准,推动其在交直流混合电网及高压输电网络的应用。展开更多
随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远...随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远海风电输送的首选技术。然而,大容量的海上风电柔直工程大规模接入,将给电网带来弱系统、低惯量和电压支撑不足等稳定性挑战。因此,提升海上风电柔性直流外送系统的主动支撑能力成为国内外研究热点。为此,首先介绍了海上风电柔直外送系统拓扑结构和传统控制策略。接着,从有功和无功支撑2个层面,讨论了跟网型控制结构下通过附加控制策略实现主动支撑的方法及其局限性。然后,探讨了对构网型主动支撑技术的需求与相关标准,并梳理分析了构网型控制结构下不同的技术路线及其特点。最后,展望了技术发展趋势,并指出了当前研究及工程应用中面临的关键问题及挑战。展开更多
为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方...为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方法两方面。首先,对场站无功源的基本特性进行分析。然后,构网变流器增加了基于无功补偿的暂态控制,提高暂态内电势电压。跟网变流器和静止同步补偿器(static var generator, SVG)分别通过暂态有功/无功自适应变化控制策略、暂态参考值变化策略,增大两者的暂态无功出力。静止无功补偿器(static var compensator, SVC)采用暂稳态切换控制策略,由稳态的无功控制切换为电压控制,以进一步提高电压调节水平。同时基于最大暂态电流和补偿容量需求提出多无功源的容量配置方法。最后,构建弱电网下暂态电压主动支撑典型场景,验证了所提分散协同控制策略提高了场站的暂态电压支撑能力,挖掘了构网控制在场站主动暂态电压支撑方面的作用。展开更多
随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压...随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。展开更多
文摘Microgrid (MG) is a small entity of electrical network which comprises of various Distributed Generation (DG) sources, storage devices, and group of loads in various classes. MG provides reliable and secure energy supply to the critical loads of communities while operating either in on-grid or off-grid mode. In this study, a coordinated power management control strategy for a typical low voltage (LV) MG network with integration of solar Photovoltaic (PV) and storage facility has been developed and analysed in Matlab-Simu-link software environment at various modes (on-grid, off-grid, and on-grid to off-grid transition) of MG operation. Solar PV and battery power inverters are considered as grid-support grid-forming (GsGfm) Voltage Source Inverter (VSI) with the implementation of modified droop and virtual output impedance control strategies. Proposed control strategy supports coordinated control operation between PV units and battery storage, equal power sharing among the DG sources, and smooth MG mode transition with regulation of voltage and frequency level in MG network. In addition, voltage and current THD level were analysed and verified as per the standard of AS4777.
文摘【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、应用场景和研究展望等方面进行综述。【方法】首先从GFM-ES和跟网型储能的区别以及控制方法等方面阐述了GFM-ES的主要特点;然后从频率支撑、电压支撑和黑启动等方面介绍了GFM-ES的主要应用场景;最后从GFM-ES的稳定性、优化配置和实际工程应用等方面提出了研究展望。【结论】构网型变流器的稳定性对储能机组的运行特性具有重要影响,需要进一步关注稳定问题的诱导原因、参数整定、控制和限流策略切换等;GFM-ES规划配置中,需要在功能性、复杂性、成本等方面进行权衡,以及构网型和跟网型储能的混合配置有待继续研究;加强GFM-ES机组之间的协调性和运行交互性,完善工程测试规范和标准,推动其在交直流混合电网及高压输电网络的应用。
文摘随着近海风电资源开发饱和,远海风电的开发利用日益受到重视。柔性直流输电技术(voltage source converter based-high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)凭借其灵活可控、可孤岛运行及适应远距离输电等优势,成为规模化远海风电输送的首选技术。然而,大容量的海上风电柔直工程大规模接入,将给电网带来弱系统、低惯量和电压支撑不足等稳定性挑战。因此,提升海上风电柔性直流外送系统的主动支撑能力成为国内外研究热点。为此,首先介绍了海上风电柔直外送系统拓扑结构和传统控制策略。接着,从有功和无功支撑2个层面,讨论了跟网型控制结构下通过附加控制策略实现主动支撑的方法及其局限性。然后,探讨了对构网型主动支撑技术的需求与相关标准,并梳理分析了构网型控制结构下不同的技术路线及其特点。最后,展望了技术发展趋势,并指出了当前研究及工程应用中面临的关键问题及挑战。
文摘为充分利用构网控制的电压源特性,协同场站内多无功源进一步提升新能源场站对高比例新能源电力系统的暂态电压主动支撑能力,提出了基于构网变流器的新能源场站暂态电压分散协同控制策略,包括多无功源暂态电压控制改进策略和容量配置方法两方面。首先,对场站无功源的基本特性进行分析。然后,构网变流器增加了基于无功补偿的暂态控制,提高暂态内电势电压。跟网变流器和静止同步补偿器(static var generator, SVG)分别通过暂态有功/无功自适应变化控制策略、暂态参考值变化策略,增大两者的暂态无功出力。静止无功补偿器(static var compensator, SVC)采用暂稳态切换控制策略,由稳态的无功控制切换为电压控制,以进一步提高电压调节水平。同时基于最大暂态电流和补偿容量需求提出多无功源的容量配置方法。最后,构建弱电网下暂态电压主动支撑典型场景,验证了所提分散协同控制策略提高了场站的暂态电压支撑能力,挖掘了构网控制在场站主动暂态电压支撑方面的作用。
文摘随着可再生能源渗透率的不断提高,虽然碳排放降低,但其固有间歇性和波动性也给电力系统带来了惯性和安全经济性下降等问题,电池储能BES(battery energy storage)技术是解决这一问题的重要手段之一。基于此,提出1种面向主动支撑电网电压的基于全状态反馈的电池储能系统自治控制方法。首先,基于Kv(Vg-vg)下垂和虚拟电容C惯量技术,设计静态功率支撑控制和动态电压支撑控制模块,使得电池储能系统可提供电网功率(静态)支撑和电压(动态)支撑;其次,采用全状态反馈方法将电压控制器和电流控制器合并,使得所提控制器设计更系统化和灵活化,并可减小单相接地故障引起的电压振荡;然后,为了维持电池储能荷电状态SOC(state-of-charge)的稳定,设计基于调节因子α的电池储能SOC控制器,以进一步提升电池储能系统的自治运行能力;最后,通过MATLAB和半实物仿真平台对14节点直流系统进行案例研究,仿真结果验证了所提方法在静态功率、动态电压双支撑及单线接地故障时的有效性。研究结果表明,所提方法下电池储能系统可连接到电网中的任何关键节点,通过本地监测扰动可主动支撑电网公共连接点电压,不受扰动影响,且可独立运行控制。此外,该方法还可防止暂态低压事故时变流器过流等问题,最终实现BES的自治运行能力。
