微电网系统

国家电网有限公司确立了“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标，作为责任央企，连云港供电公司致力于为沿海岛屿提供安全、优质、经济、环保的能源。为满足海岛用电需求，公司组建联合攻关团队，攻克发展、建设、运检、调控、信通等多个专业难题，在开山岛上建设一套综合能源智能微电网系统；充分利用海岛丰富的风、光、波浪能等自然资源，建设30千瓦风机一台，采用屋顶平铺方式建设110千瓦光伏，660千瓦时储能，发电功率50千瓦柴油发电机和日产10吨淡水的海水淡化系统，通过多种能源协同互补利用，彻底解决岛上用电用水紧缺难题。建成投运开山岛智能微电网及海水淡化系统，让开山岛的夜晚灯火通明，为将开山岛建设成为全省乃至全国有影响力的党性教育基地、国防教育基地、爱国主义教育基地贡献苏电经验。 

直流微电网是一个网络物理信息系统，在信息传递的过程中容易遭受网络攻击的影响。虚假数据注入信息通道会影响微电网的系统安全。检测并修正虚假数据注入攻击，能够提升微电网系统运行的安全性。针对这一问题，提出了一种基于卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）联合最大互信息系数（maximum information coefficient，MIC）的二阶段虚假数据注入攻击检测方法。首先，使用CNN从直流微电网运行的时序数列中提取时序特征，运用LSTM模型结合CNN提取的时序特征运行得到直流微电网运行状态预测值，与直流微电网运行的实际值对比，初步判断系统中是否存在虚假数据；其次，考虑到CNN-LSTM模型存在一定的误报率，构建MIC校验器，进一步判断系统中是否存在虚假数据并恢复；最后，通过直流微电网Matlab仿真分析，验证了所提方法的合理性和可行性。

直流微电网系统规模不断增大，大量变流器并入电网导致稳定性问题严峻，传统阻抗分析法在建立复杂拓扑网络的等效模型时存在一定局限性。为此，文章提出基于广义阻抗比的改进阻抗分析法，首先推广传统阻抗比的概念，根据端口特性建立系统等效模型，推导并定义广义阻抗比来表征系统稳定性。进一步对系统进行小信号建模，得出基于广义阻抗比的稳定判据进行分析。最后，通过算例分析和时域仿真验证了所提方法在多变流器直流微电网系统稳定性分析中的正确性和有效性。

光伏发电具有间歇性、波动性和预测难的特性，因此需要与其他能源进行互补。常用的方法是利用水电机组的快速响应和储能电池灵活高效的补偿来构建水光储微电网系统。然而，这一系统具有强烈的非线性特性，其稳定性的一个关键问题是频率控制。针对这一问题，设计了基于多目标H2理论的混合H2/H∞鲁棒控制器，主要目标是在暂态下抑制频率振荡。在控制器中嵌入海鸥算法，对海鸥算法进行混沌初始化和参数改进得到一种改进海鸥算法(improved seagull optimization algorithm, ISOA)。利用ISOA对H2/H∞鲁棒控制的加权矩阵系数和范数权重进行参数优化，最终获得最优混合ISOA-H2/H∞鲁棒控制器。仿真结果表明，所设计的ISOA-H2/H∞鲁棒控制器在功率扰动和系统参数摄动下能保证水光储系统的频率稳定，并具有满意的动态特性。

搭建了风光沼储交直流混合微电网系统模型，在满足系统供电可靠性的条件下，以新能源利用率最高、经济成本最优、碳排放最小进行多目标优化，研究了在某气候条件下，该微电网能源系统的经济技术最优配置。

在分布式储能孤岛直流微电网系统中，针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题，提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合，利用双曲正切函数的特性，限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量，使下垂系数对应的电压相等，设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗，设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明，所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配，并且使母线电压能够准确维持在额定值。

随着极地科考力度的加大，能源需求迅速增加，以燃油为主的极地用能所带来的环境污染和碳排放问题已不容小觑，亟须构建以清洁可再生能源为主的微电网系统以保证极地科考绿色可持续发展。文中通过分析南极科考站的资源特性，选择风光储微电网结构，建立系统容量优化配置模型。极地环境复杂多样，对储能系统影响较显著，为保证微电网未来运行具有更好的适应能力，在配置阶段详细考虑了储能容量衰减对微电网系统经济效益的影响，分析了温度、充放电倍率、循环次数对电池容量的影响，建立基于自适应灰色关联分析法的多因素耦合的电池容量衰减模型，并将其纳入优化配置模型，使用改进粒子群算法对南极科考站进行算例求解与分析。算例仿真结果表明，考虑储能容量衰减的微电网配置方案可降低电池过充、过放概率，延长电池的使用寿命，更适用于极地。

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节，提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此，文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory，IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先，构建含超级电容的混合储能系统，以降低蓄电池运行成本，将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合，形成广义储能，充分发挥微电网系统内灵活性资源特性；其次，考虑系统风光荷不确定性，引入IGDT模型，在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型，从2种决策角度追求降低风险与最大化收益；最后，基于算例仿真分析，证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响，验证了模型的有效性和可参考性。

数字化转型驱动传统陶瓷产业能源变革。泰鑫瓷业以绿色低 碳-工业互联网为基础的碳中和路径，通过数字化转型驱动生产 方式变革，采用工业互联网、大数据、5G 等新一代信息技术提 升能源、资源、环境管理水平，深化生产制造过程的数字化应用， 赋能绿色制造。推动陶瓷制造过程的关键工艺装备智能感知和控 制系统、过程多目标优化、经营决策优化等，实现陶瓷生产制造 过程碳排放等信息采集监控、碳排放智能分析和精细管理。打造 一个面向陶瓷产品生产周期系统，以数据驱动提升陶瓷传统行业 绿色低碳技术创新、绿色制造和运维服务水平。

直流微电网低压负载侧电能稳定供应是新型电力系统中新能源有效消纳的重要保障。针对微电网供能枢纽变换器受扰情况下输出不稳定的问题，提出了一种观测器状态变量重构补偿的改进型自抗扰策略。首先，通过剖析自抗扰框架下无法避免的结构问题，推导出观测误差精准范式，并对扰动观测变量进行重构补偿，实现对总扰动的快速跟踪和消除。然后，进一步对改进策略在稳定性能、跟踪性能、抗扰性能、鲁棒性能4个维度进行理论分析，验证了该策略的正确性与有效性。最后，利用数字仿真和物理实验模拟实际工况进行对比分析，验证了该策略在微电网系统多种内外不确定扰动下均具有较好的动态性能。