孤岛运行

当前电网设备的智能巡维还未能实现真正“无人化”，机器人等智能终端还存在个体能力有限、智能程度偏低、系统孤岛运行等问题，基于智慧物联的立体巡检是解决上述问题的关键，广东电网能源技术公司围绕电网场景高精度建模与重构，移动式终端个体智能自治技术提升，分布式终端物联互动，多模态数据融合贯通等四项关键技术开展系统攻关，为实现电网设备智慧运行做出了积极探索。

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置，能够实现多能源联产联供功能，有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性，首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况，构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后，以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型，并运用线性决策规则(linear decision rule，LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后，基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明，LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系，降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

直流微电网孤岛运行状态下，由于分布式电源（distributed generation，DG）的不确定性，需要加入储能单元进行补充。对于传统下垂控制，线路阻抗差异造成输出电流无法精确分配，对储能单元荷电状态（state of charge，SOC）的均衡效果造成影响，且随着SOC的降低，收敛速度变慢，同时没有考虑DG波动对母线电压的影响。因此，提出一种改进下垂控制策略，通过计算输出电流偏差量，引入对电流偏差的积分环节，消除线路阻抗差异的影响，并且设计加速项和自适应变化的加速系数，提高了SOC均衡速度。当DG波动时调整输出电流增发量，满足负荷功率平衡，保持电压稳定。经过仿真验证，所提控制策略在考虑线路阻抗时的SOC收敛误差小于0.1%，收敛速度较对比方法提高20%，并且电压降落小于3%。

针对新能源规模化并网给变电站带来的孤岛运行风险，研究基于电网拓扑和纵向通信的全站孤岛识别技术及相关切机策略。针对现有变电站新能源联切回路错综复杂的现状，基于电网拓扑模型，设计以联切矩阵为主的回路优化策略，建立联切间隔与新能源间隔之间的映射关系，大幅降低新能源间隔扩建时电网在运设备配合传动频率及后期运维难度。针对区域孤岛问题，提出基于多站信息融合的孤岛广域判别技术。采集并分析开关量、功率突变等关键信息，结合就地电气量变化得出可靠判别结果，避免新能源出力与孤岛负荷大体平衡时因无法快速识别孤岛带来的备自投及重合闸误动风险。研究表明，以联切矩阵为主的回路优化策略能大幅降低现场新能源联切回路数量，基于多站信息融合的孤岛广域判别技术可解决新能源出力与孤岛负荷大体平衡时孤岛识别问题。结合电网侧过/欠压及过/欠频等判据，形成完备的电网侧变电站反孤岛解决方案。

为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求，针对基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）的新型混合储能系统（hybrid energy storage system，HESS）MMC-HESS，提出了混合同步控制（hybrid synchronous control，HSC）整体策略。MMC-HESS采用模块化设计，将超级电容和蓄电池分别安置在高压直流母线侧和子模块内，具备高功率密度和高能量密度的优势。阐述了混合储能系统的拓扑结构和工作原理并采用混合同步控制策略提供系统惯量和一次调频功能及故障限流时的同步能力和孤岛并网切换功能，采用滤波器实现储能功率分配，采用荷电状态（state of charge，SOC）均衡控制实现蓄电池能量均衡。最后，基于硬件在环实验平台，验证了所提拓扑结构与控制策略的可行性和有效性。实验结果表明：所提混合储能系统及其控制策略具备惯量与频率支撑能力，在故障限流、正常并网、孤岛运行之间可灵活切换，能够有效发挥混合储能的综合优势，在中压配电网中具有良好的应用前景。

近年来，我国大力倡导光伏发电，国家层面出台7项光伏产业政策，地方层面出台19项光伏产业相关政策。政策的不断完善，光伏市场将更加规范有序发展。 该项目成果解决了光伏系统并网出现的必然问题，其研究内容为行业共性并驱待解决的问题。光伏反孤岛运行远程监控装置及其后台系统，有效解决了光伏孤岛效应，杜绝了该效应引发的人身及设备安全事故。该装置及系统可在配电网全面推广。 综上所述，该项目成果可在行业全面推广，解决光伏发电引发的孤岛效应，应用前景广阔。

随着分布式能源利用的日趋广泛，以分布式电源为基础的微电网也发展迅速。为了提高分布式能源的利用率以及微电网系统的稳定性和可控性，本文提出了一种基于时域分层的微电网能量管理策略。该策略把典型微电网系统的能量管理以时域的不同将能量管理分为了3层，通过3层能量管理之间的协调运行来实现整个系统的能量管理。并以石家庄微电网示范项目为原型构建MATLAB能量管理仿真模型，验证了本文中实时能量管理的可行性。

直流微电网孤岛运行时，为实现下垂参数跟随直流微电网各光伏单元出口线路阻抗和本地负载分布情况自调整，提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应下垂控制策略。将下垂参数、变换器输出电压参考值以函数变量的形式构成优化目标函数，利用麻雀搜索算法寻找目标函数的极小值，实时找到同时使系统运行过程中的功率偏差、母线电压偏差最小化的解。即利用麻雀搜索算法将下垂参数和电压参考值调节问题转化为函数极值寻优问题，实现了下垂系数可依据光伏出口线路阻抗、本地负载变化及光照强度变化自调整的目标。同时通过动态调节变换器输出电压参考值，减小母线电压偏差，解决了功率分配精度与母线电压偏差的固有矛盾。利用PSCAD/EMTDC建立系统仿真模型，仿真结果证明所提控制策略正确、有效。

随着可再生能源在配电网中的接入比例不断提高，电压越限等影响灾后配电网孤岛稳定经济运行的问题愈发突出。为了有效解决孤岛中的电压越限问题并兼顾运行经济性，提出一种考虑移动式储能辅助的有源配电网多目标孤岛运行策略。首先，从理论层面证明，可通过有功无功两个方面的优化实现有源配电网孤岛的电压控制与经济运行。然后，将移动式储能作为辅助资源，以节点电压偏差和孤岛运行期间总成本最小为目标，建立有源配电网多目标孤岛运行模型，并利用ε–约束法获得Pareto最优解集。最后，以IEEE 33节点配电系统为例，验证所提策略的有效性。结果表明，所提策略能够协同优化孤岛划分后不同电源的有功、无功出力，使灾后配电网孤岛在消除电压越限风险时兼顾运行经济性。

本项目出发点为水电站接入南方电网的实际情况，成果及研究所得方法适合于水轮发电机组，适合于接入电网的各水电站，项目成果不依赖于特定的结构或者系统，实现的技术手段基于通用性理论，项目具备行业全面推广的前景。提出了适合于水电站直流孤岛运行方式下的频率控制逻辑及频率调整方法，以及AGC配合工作策略;根本解决孤岛频率稳定调整问题;提出了适合于水电站直流孤岛运行方式下的电压控制逻辑及电压调整方法，以及AVC配合工作策略;根本解决孤岛电压快速稳定问题;首创了一个孤岛等信号的传递方案，申报实用新型专利:《一种开关量和数字量混合型孤岛判别信号传递装置》