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。

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。

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］。

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。

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。

基于矩阵摄动理论的微电网小扰动稳定性分析Small Signal Stability Analysis of Microgrid Based on Matrix Perturbation Theory（申请博士学位论文）一级学科：电气工程学科专业：电力系统及其自动化研究生：李琰指导教师：王成山教授天津大学电气与自动化工程学院二零一三年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。

特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要将分布式电源以微电网形式接入电网并网运行，并与之互为支撑，是发挥分布式电源效能的有效方式。

分布式电源渗透率的逐步提高对微电网的运行提出了更高的要求，微电网的小扰动稳定性是本文关注的重点。

本文主要工作如下：（1）建立了微电网中通过逆变器/发电机并网的两类典型的分布式电源的小扰动稳定性分析模型，并对逆变器三种典型控制方式下的小扰动分析模型进行了分析。

在小扰动稳定性计算中，根据微电网小扰动分析模型的稀疏性和分块性，采用改进十字链表法构建了微电网系统的状态矩阵。

在此基础上，阐述了微电网特征值分布的广域性和区域性，以及导致这种分区域现象的影响因素。

（2）针对特征值和特征向量灵敏度难以准确求解的问题，提出了基于矩阵摄动理论的微电网中特征值和特征向量灵敏度求解的方法。

微电网运行模式无缝切换控制策略王钢;陈小闽【摘要】微电网作为分布式电源的载体,可以在合理分配分布式电源所产生电能的同时避免其直接与主电网连接所带来的弊端.微电网运行模式间的无缝切换过程直接影响到微电网的安全稳定性与供电可靠性.针对微电网由孤岛转为并网时的切换过程,基于基尔霍夫定律进行推导得到逆变器相关变量间的数学关系,构建三相负荷不对称条件下微电网逆变器由独立运行转为并列运行的动态优化数学模型.利用基于Radau配置的动态优化算法对该模型进行离散化,并将优化时间段分成若干区间,在区间上通过正交配置法确定配置点,继而获得每个配置点上的优化结果.通过MATLAB进行仿真求解,得到了控制变量的最优控制轨迹.%As the carrier of the distributed generation,micro grid can avoid the disadvantages of the direct connection with the main power grid while the power generated by the distributed generation is reasonably allocted.The seamless switching process between micro grid operation modes directly affects its security,stability and reliability.According to the process of micro grid from the island mode to the grid connected mode,the mathematical relationship between the variables of the inverters is obtained based on Kirchhoff's law,and the mathematical model of the micro grid inverters with unbalanced three-phase load from island mode to grid connected mode is constructed.The model is a dynamic optimization one,and the dynamic optimization algorithm based on Radau configuration method is used to discretize it,and the optimization time is divided into several intervals.The collocation points at each interval are determined by theorthogonal collocation method,and then the optimization results at each configuration point are obtained.The optimal control trajectories of the control variables are obtained by MATLAB.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】8页(P93-100)【关键词】微电网;无缝切换;动态优化;Radau配置;逆变器【作者】王钢;陈小闽【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM714.10 引言随着分布式发电的发展，微电网作为其应用的主要平台受到了广泛的关注。

一种基于投影积分算法的微电网稳定性仿真方法李鹏;原凯;王成山;黄小耘;黄红远【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】微电网中形式各异的分布式电源使其在动态响应上体现为多时间尺度特征，其稳定性仿真算法在数值稳定性和计算效率方面需要满足更高的要求。

本文提出一种基于投影积分算法的微电网稳定性仿真方法，每一个投影积分步由若干小步长积分步（内部积分器）和一个大步长积分步（外部积分器）组成，仿真步长及投影步长可根据系统快、慢动态响应的时间常数选取，可有效实现传统显式积分算法数值稳定性的提升，且为2阶精度算法。

以一个低压微电网为例，通过与商业仿真软件的仿真结果进行比较，验证了算法的正确性和有效性。

【总页数】9页(P93-101)【作者】李鹏;原凯;王成山;黄小耘;黄红远【作者单位】天津大学智能电网教育部重点实验室天津 300072;天津大学智能电网教育部重点实验室天津 300072;天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072;广东电网公司佛山供电局佛山 528000;广东电网公司佛山供电局佛山528000【正文语种】中文【中图分类】TM712【相关文献】1.一种光学投影测量仿真方法 [J], 陈迎春;李文国2.基于分段平均化模型的微电网快速电磁暂态仿真方法 [J], 陈卫东;许寅;梁朔;黄秀琼;高海翔;陈颖3.基于分布式Vega的多通道投影视景仿真方法 [J], 李杰;朱华勇;吴应中4.基于投影积分的气-电耦合园区综合能源系统动态仿真方法 [J], 田伟堃;于浩;李鹏;冀浩然;王成山5.基于一种Gauss型积分算法的输电线路电压测量方法与试验 [J], 汪金刚;颜晓军;李想;廖巨成;陶亚琴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电力系统电磁暂态仿真算法研究进展王成山1,李　鹏1,王立伟2(1.天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市300072;2.University of British Columbia ,Vancouver ,Canada )摘要:回顾了基于节点分析的电磁暂态仿真算法的理论基础,在此基础上分析了算法在应用中遇到的问题和挑战,并分别从模型的扩展、计算精度的改进、速度的提高等几个方面介绍了电磁暂态仿真算法所取得的研究进展。

关键词:电磁暂态;仿真;节点分析;插值;梯形法中图分类号:TM743收稿日期:2008209209;修回日期:2009201207。

国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB219700);国家自然科学基金资助项目(50595412,50625722)。

0　引言作为电力系统仿真的重要组成部分,电磁暂态仿真具有现象刻画准确、应用广泛、数值稳定性好等特点,并与机电暂态仿真共同构成了电力系统暂态仿真的基础,其应用涵盖了电力系统规划、设计、运行及科学研究的各个方面,是了解电力系统暂态复杂行为的必要工具。

与机电暂态仿真不同,电磁暂态仿真在精确的电路层面上对系统元件进行建模、分析,并计算得到各种暂态响应的时域波形。

这使得电磁暂态仿真从模型、算法到计算结果都有别于机电暂态仿真。

电磁暂态仿真最初用于电力系统过电压计算、绝缘配合、次同步谐振、谐波分析、保护及控制装置建模、FACTS 与HVDC 等方面的研究,其基本理论与方法由Dommel 于20世纪60年代末提出[122]。

近年来,电磁暂态仿真也被广泛用于包括大型风力发电和分布式发电在内的各种新型电能生产方式的研究中[324]。

针对不同类型的应用,电磁暂态仿真可分为离线仿真工具和实时仿真器。

离线仿真工具包括各种常见的软件包,如EM TP 2RV ,A TP ,EM TDC ,Micro Tran 等,它们可安装在普通PC 机或工作站上,面向对时间没有严格要求的各种情况下的仿真计算,尽管这些软件都采用了高效的数值算法,但通常来说,仿真计算时间要远多于所研究暂态现象的持续时间。

含多种分布式电源的微网动态仿真郭　力,王成山(天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市300072)摘要:通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网模式向孤网模式转换的动态运行特性,获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律。

如果选择微型燃气轮机作为微网的功率支撑手段,在微网从并网向孤网过渡过程中,系统频率波动较大,且部分分布式电源有可能在低频保护动作下与电网隔离,不利于微网的稳定运行;增加储能设备后,储能设备对于微网的稳定运行可发挥重要的作用。

采用下垂控制策略的蓄电池在微网孤岛运行时可以快速为系统提供有功、无功支撑,有效抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。

关键词:微网;仿真;分布式电源;稳定性中图分类号:TM 61;TM743;TM 727.2收稿日期:2008-07-11;修回日期:2008-11-01。

国家自然科学基金资助项目(50625722);教育部科学技术研究重大资助项目(306004);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(07D0001)。

0　引言微网是指由分布式电源(DG )、储能系统、负荷和保护装置汇集而成的配电子系统[1-2]。

并网运行时,微网通过公共连接点(PCC )与主电网连接。

当主配电网中发生故障或出现较大扰动时,微网迅速与主配电网解列,独立向其内部重要负荷供电;当主配电网故障消失、完全恢复正常后,微网还可以通过并网控制再次与主配电网连接,重新进入并网运行状态[3-4]。

为了保证微网在不同运行模式下的电压和频率稳定,需要对微网中的各种DG 采取合理的控制策略,以实现微网运行模式之间的平滑过渡。

微网中不同类型DG 的控制特性和动态响应速度不同。

本文通过算例仿真研究了2种DG 配置方案下低压微网的动态行为,重点研究了储能设备在微网运行控制中的作用。

1　DG 模型1.1　异步风力发电机异步风力发电机原理性仿真模型如图1所示。

风机的机械传动部分采用两质块模型[5]。