團(tuán)隊(duì)介紹

王蕭博，博士研究生，研究方向?yàn)榛旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)和微網(wǎng)能量管理等。參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市教委重大科研項(xiàng)目。

黃文燾，上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，副教授，IEEE Senior Member。研究方向?yàn)榕灤娏ο到y(tǒng)與微電網(wǎng)控制、保護(hù)及能量管理等。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市青年英才科技揚(yáng)帆計(jì)劃、教育部重大項(xiàng)目課題、智能電網(wǎng)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等。獲上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

邰能靈，上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，長(zhǎng)聘教授，博士生導(dǎo)師，電氣工程系系主任，電力輸送與功率變換控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)監(jiān)測(cè)保護(hù)與運(yùn)行控制、綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化、艦船電力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與保護(hù)控制技術(shù)等。

近幾年，主持包括4項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技支撐項(xiàng)目、國(guó)家重大專項(xiàng)子項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、教育部重點(diǎn)科技項(xiàng)目、上海教委科研創(chuàng)新重大項(xiàng)目等省部級(jí)以上項(xiàng)目18項(xiàng)。發(fā)表各類學(xué)術(shù)論文400余篇，授權(quán)發(fā)明專利48項(xiàng)。獲上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。

導(dǎo)語(yǔ)

本文針對(duì)高滲透率電熱微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率峰谷差和短時(shí)波動(dòng)較大的問(wèn)題，提出了一種源（燃?xì)廨啓C(jī)）-荷（熱泵群）-儲(chǔ)（液態(tài)熱儲(chǔ)能和超級(jí)電容）協(xié)同平滑策略。

該策略可以實(shí)時(shí)追蹤各設(shè)備的功率平抑潛力，動(dòng)態(tài)調(diào)整聯(lián)絡(luò)線功率平滑目標(biāo)，并通過(guò)模糊控制和復(fù)合濾波方法分配功率平抑任務(wù)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)、熱泵群和超級(jí)電容協(xié)同平抑功率波動(dòng)中的低、中、高頻部分。所提策略具有良好的功率平抑效果，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

項(xiàng)目研究背景

電熱微網(wǎng)是滿足終端用戶多類型用能需求的小型綜合能源供給系統(tǒng)，是分布式可再生能源消納的重要載體。不同于傳統(tǒng)發(fā)電方式，可再生能源發(fā)電具有很大的波動(dòng)性和不確定性。電熱微網(wǎng)中可再生能源滲透率的不斷增加，給微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。因此，包含高滲透率可再生能源的電熱微網(wǎng)亟需一種經(jīng)濟(jì)可靠的功率平滑方法。

論文所解決的問(wèn)題及意義

本文針對(duì)交通樞紐、工業(yè)園區(qū)等場(chǎng)景，以集中式供能結(jié)構(gòu)下的電熱微網(wǎng)為對(duì)象，為解決聯(lián)絡(luò)線功率峰谷差和短時(shí)波動(dòng)較大的問(wèn)題，提出了一種源荷儲(chǔ)協(xié)同的功率平滑策略。

以熱電聯(lián)產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)為微源，熱泵群為需求響應(yīng)資源，超級(jí)電容器組為儲(chǔ)能設(shè)備，分別平抑不同頻段的聯(lián)絡(luò)線波動(dòng)功率。同時(shí)，根據(jù)各設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整聯(lián)絡(luò)線功率平滑目標(biāo)，動(dòng)態(tài)分配平抑任務(wù)，實(shí)現(xiàn)源荷儲(chǔ)協(xié)同平抑聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

本文基于電熱功率實(shí)時(shí)波動(dòng)情況，合理分配燃?xì)廨啓C(jī)和熱泵群承擔(dān)的功率波動(dòng)平抑任務(wù)。平滑策略流程如圖1所示。綜合考慮用戶電熱負(fù)荷，使用可變平滑參數(shù)動(dòng)態(tài)確定各個(gè)控制周期的平抑目標(biāo)功率。根據(jù)各設(shè)備的運(yùn)行特性選擇對(duì)應(yīng)復(fù)合濾波方法，同時(shí)通過(guò)狀態(tài)參數(shù)集評(píng)估不同設(shè)備的功率平抑潛力，以合理分配任務(wù)。

分離目標(biāo)功率中的低頻成分，通過(guò)模糊控制確定燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)的功率平抑任務(wù)。然后，計(jì)算目標(biāo)功率中的中頻成分和剩余的低頻成分，控制熱泵群?jiǎn)⑼⑴c負(fù)荷需求響應(yīng)予以平抑。超級(jí)電容器組承擔(dān)剩余波動(dòng)功率的平抑任務(wù)。

圖1 電熱微網(wǎng)源-荷-儲(chǔ)協(xié)同控制

采用模糊控制確定燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)控系數(shù)，以實(shí)時(shí)調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)的功率平抑份額。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)具有較好的平抑潛力時(shí)，增大其承擔(dān)的份額；當(dāng)熱泵群-蓄熱箱具有較好的平抑潛力時(shí)，減小燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)的份額。燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)控系數(shù)模糊控制效果如圖2所示。

圖2 調(diào)控系數(shù)模糊控制效果

（a）PTL0(t)>Paim(t-1)時(shí) （b）PTL0(t)<Paim(t-1)時(shí)

參與負(fù)荷需求響應(yīng)的熱泵群包含基荷熱泵和負(fù)荷需求響應(yīng)熱泵。為了減少控制策略對(duì)熱泵群使用壽命的影響，在控制熱泵群開(kāi)啟和關(guān)閉滿足熱泵群?jiǎn)⑼？刂颇繕?biāo)時(shí)，本文遵循以下三個(gè)準(zhǔn)則：1）盡可能避免負(fù)荷需求響應(yīng)熱泵全部開(kāi)啟或關(guān)閉；2）均一化同類型熱泵啟停次數(shù)；3）啟停盡可能少的熱泵，啟停熱泵數(shù)目相等的情況下，優(yōu)先啟停負(fù)荷需求響應(yīng)熱泵。當(dāng)準(zhǔn)則1和3矛盾時(shí)，優(yōu)先遵循準(zhǔn)則1。

結(jié)論

本文提出了一種源荷儲(chǔ)協(xié)同的功率平滑策略，通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)出力調(diào)整、熱泵群負(fù)荷需求響應(yīng)，配合儲(chǔ)能系統(tǒng)共同平抑電熱微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率。

燃?xì)廨啓C(jī)平抑低頻波動(dòng)，參與聯(lián)絡(luò)線功率削峰填谷，配合熱泵群、超級(jí)電容器組后，不需要配置蓄電池即可完成波動(dòng)平抑任務(wù)。在燃?xì)廨啓C(jī)參與調(diào)峰后，峰時(shí)購(gòu)電成本降低，同時(shí)又節(jié)省了電池投資費(fèi)用，使得源荷儲(chǔ)協(xié)同平滑方案較不加控制和電池-熱泵群平滑方案具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，因此有良好的應(yīng)用前景。

引用本文

王蕭博, 黃文燾, 邰能靈, 溫力力, 樊飛龍. 一種源-荷-儲(chǔ)協(xié)同的電熱微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率平滑策略[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2020, 35(13): 2817-2829. Wang Xiaobo, Huang Wentao, Tai Nengling, Wen Lili, Fan Feilong. A Tie-Line Power Smoothing Strategy for Microgrid with Heat and Power System Using Source-Load-Storage Coordination Control. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(13): 2817-2829.