孤岛运行是微电网 (MG) 的主要特征之一,它是在分布式能源 (DER) 存在的情况下实现的。然而,为了应对 MG 在孤岛运行期间面临的控制挑战,特别是当转换与某些过载相关时,需要一种有效的控制策略。本文介绍了一种中央管理代理 (CMA),它通过控制储能系统 (ESS) 和中央同步发电机 (CSG),在 MG 孤岛后保持其稳定性。此外,本文提出了一种新的自适应负载削减/恢复方案,该方案根据频率测量结合频率梯度的平均值来计算功率不平衡量。与现有方案(如基于瞬时频率梯度的负载削减方案)相比,所提出的方案的优势在于其对频率振荡的鲁棒性。此外,所提出的方法与 DER 的控制程序和光伏电站的间歇性兼容。本文的另一个突出特点是开发了一个用于实时仿真的硬件在环 (HIL) 测试平台,在此平台上评估了所提出的方案以及与 CMA 以及其他组件的相关通信。所得结果表明,该控制策略可以自信地保持孤岛模式下 MG 的稳定性,并实现与电网连接模式的平稳重新连接。
孤岛微电网中频率不稳定或振荡的主要原因是负载不稳定和分布式发电机组 (DGU) 的功率输出变化。可再生能源供电的孤岛微电网系统面临的一个重大挑战是保持频率稳定性。为了解决这个问题,本文设计了一种比例积分微分 (PID) 控制器。首先,通过结合各种 DGU 和飞轮储能系统 (FESS) 构建孤岛微电网模型。此外,考虑 FESS 和 DGU 的一阶传递函数,得到一个线性化传递函数。该传递函数进一步近似为一阶加时间延迟 (FOPTD) 形式,以设计高效且易于分析的 PID 控制策略。使用 Chien-Hrones-Reswick (CHR) 方法评估 PID 参数,用于设定点跟踪和 0% 和 20% 超调的负载扰动抑制。与其他讨论的调整方法相比,用于 20% 超调的负载扰动抑制的 CHR 方法成为首选。所讨论方法的有效性通过频率分析和瞬态响应得到证明,并通过实时模拟得到验证。此外,表格数据呈现了调整参数、时域规范和比较频率图,支持了所提出的调整方法对所提出的孤岛模型的 PID 控制设计的有效性。
电压和频率穿越要求:基于 AESO、DFO 和 TFO 讨论 6,关于该主题的评估文件于 2021 年 3 月 31 日发布。根据原始设备制造商 (OEM) 的进一步反馈以及行业更新,AESO 提出了一种两层实施方法,其中 DER >=150 kW 将继续满足 2021 年 12 月的实施时间表,而 DER < 150 kW 将满足 2022 年 12 月的实施时间表,考虑到 UL 1741 SB 的延迟发布。提议的两层实施方法与 TFO/DFO 保持一致,并受到 DER 支持者的欢迎。AESO 将在 2022 年第二季度发布更新的评估文件,以反映两层实施方法。输电保护和控制协调以及有效接地:AESO、DFO 和 TFO 就输电保护和控制协调以及有效接地和 TOV/TRV 进行了探索性讨论,同时增加了 DER。有效接地和 TOV/TRV 的评估论文于 2022 年 3 月 31 日发布 7 。孤岛/反孤岛:AESO、DFO 和 TFO 就孤岛/反孤岛和恢复协调进行了探索性讨论。反孤岛筛选和研究指南计划于 2022 年第二季度发布。恢复协调:根据目前的 DER 渗透率,这项工作被评为低优先级。因此,该活动重新安排于 2022 年开始。调试和测试要求:AESO 于 2021 年 11 月与 DFO/TFO 就 DER 调试/测试要求进行了讨论。AESO 将于 2022 年第二季度就该主题发布评估报告。网络安全要求:AESO 和 DFO 可能会进行探索性讨论,以确定基础网络安全指南是否有利于在 2022 年将 DER SCADA 数据传输到 AESO。
摘要:目前,可再生能源 (RES) 在电网中的渗透率显著提高,尤其是在微电网中。用 RES 取代传统同步机可显著降低整个系统的惯性。这会对不确定情况下的微电网动态产生负面影响,降低微电网频率稳定性,特别是在孤岛运行模式下。因此,本研究旨在利用虚拟惯性频率控制概念增强孤岛微电网频率弹性。此外,虚拟惯性控制模型采用了最优模型预测控制 (MPC)。MPC 的优化设计是使用一种优化算法,即非洲秃鹫优化算法 (AVOA) 实现的。为了证明所提出的控制器的有效性,将基于 AVOA 的 MPC 与使用各种优化技术进行优化设计的传统比例积分 (PI) 控制器进行了比较。利用 RES 的实际数据,并应用随机负载功率模式来实现实际的模拟结果。此外,微电网范例包含电池储能 (BES) 单元,用于增强孤岛微电网的暂态稳定性。模拟结果表明,基于 AVOA 的 MPC 在提高微电网频率弹性方面是有效的。此外,结果确保了 BES 在时域模拟中改善暂态响应的作用。模拟结果是使用 MATLAB 软件获得的。
然而,只有一小部分计算科学的潜力得以实现,从而损害了美国在科学和工程领域的领先地位。阻碍进步的因素之一是学术界僵化的学科孤岛,这在联邦研究和开发机构的组织结构中得到了体现。这些孤岛阻碍了计算科学所必需的多学科研究和教育方法的发展。我们的报告建议大学和联邦研发机构都必须从根本上改变这些组织结构,以促进和奖励合作研究。此外,该报告呼吁国家科学技术委员会 (NSTC) 委托国家科学院进行一项快速研究,建议对机构角色和投资组合进行变革和创新,以支持计算科学的进步。
5. 私人和公共能力,特别是在实施国。实施 DPI 始于拥有正确技术和设计技能的人员——但它也需要正确的政策、采购流程和治理能力。在政府、企业、学术界和国际网络中,都有建设相关能力的有前途的新战略。6. 打破孤岛,建立针对目的的协调、资金和融资。DPI 系统有助于实现多个社会目标,并被许多不同类型的机构和企业使用。围绕分散项目构建的政府、企业和资助机构很难看到它们的价值并充分发挥它们的潜力。国际协调可以支持国内政治愿景,打破孤岛并提供适合每个人的 DPI。