基于matlab的微电网孤岛运行仿真研究

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1、基于Matlab的微电网孤岛运行仿真研究　　摘要：微电网技术是21世纪电网发展的一个重要方向.这种全新的供配电形式，不仅更适合于新能源接入，而且人性化地赋予了电力用户更多的选择和管理空间.利用Matlab/Simulink软件模拟搭建了一个由风能和水能提供电源的微电网仿真平台，并对平台在遇到主网故障时的两种运行模式（关闭/开启孤岛运行）进行了仿真.结果表明，关闭孤岛运行模式时，微电网将在大电网故障时承受长时间及大幅值的功率与电压波动；开启孤岛运行模式时，微电网的功率与电压波动将有所减弱，能较好保证微电网的供电稳定和设备安全.研究表明，微电

2、网的孤岛运行机制是有效且必要的.　　关键词：　　微电?W；孤岛运行；分布式电源；仿真　　中图分类号：TM74文献标志码：A　　近年来，大机组、大电网凭借其在发电量和调配能力上的优势快速发展，并组成了我国电力供应的主要构架.但是，随着现代社会的发展，无论是城市还是乡村，对电力供应的要求都在不断提高，且这样的提高不仅仅限于电力需求量的增加，还在于供电过程中稳定性及可靠性等指标的提升.而不断扩大中的电厂和超高压输电网正逐渐暴露出环境危害大、运行难度大及维护成本高等一系列问题，越来越难以满足当前用户绿色且多样化的电力需求.因此，伴随着新电力时代前

3、行的浪潮，微电网技术孕育而生，且逐渐受到世界各国的重视与扶持[1].　　作为未来智能电网的重要组成部分，微电网最鲜明的特点之一就是拥有孤岛运行机制.当大电网发生故障或其电能质量不符合系统标准时，微电网可以脱离大电网进入孤岛运行模式，保护自身的正常运行，提高微网的供电可靠性和安全性.本文利用Matlab/Simulink软件模拟搭建了一个由风能和水能提供电源的微电网仿真平台，并对其在遇到主网故障时的两种运行模式（关闭/开启孤岛运行）进行了仿真和分析.　　1微电网简介　　1.1微电网的概念和意义　　微电网（microgrid）也称微网，是智能

4、电网的一种新型网络结构，由分布式电源（多为可再生能源）、储能装置、监控装置和负荷构成，既可孤岛运行，又可并入大电网，是一套能够实现自我管理与保护的自动供能系统.　　在微电网中就近建设分布式电源（distributedgeneration，DG）不仅大大减少了电能在传输过程中的损耗，而且也为新世纪绿色发电的推广和接入提供了一条有效途径.当微电网中负荷增大时，本地电源无法满足的电能需求可由公共电网提供；当负荷减小时，微电网中多余的电量可通过向大电网输电的方式来消化.灵活的能源传输与利用使微电网真正成为一种区别于传统电网的供配电新途径[2].　

5、　1.2微电网发展现状　　目前美国和日本等发达国家都已经完成了对微电网的基础理论研究，也建成了一些分布式电源及微电网的实验模型和平台，完成了微电网控制、保护策略和通信协议等方面规范的制定，并通过实验室和示范工程进行了验证，且已经开始出现微电网的商业化和规模化趋势.微电网的应用范围和等级也在不断扩大与提升，大多已从原来的兆瓦级以下单建筑微电网，发展到510MW多建筑商业区或工业园微电网，并开始探索向10～30MW级馈线、30MW级以上的变电站以及地理范围更大的农村配网发展.我国对微电网的研究起步较晚，目前还处于理论、仿真和实验研究阶段，但我

6、国已将“分布式供能技术”列入2006―2020年中长期科学和技术发展规划纲要，颁布了863H973计划支持微电网领域的研究，并在深圳和内蒙古各建有一个微电网示范性工程[3].　　1.3微电网展望　　未来的微电网不仅可以建在医院、军队、科研院所等重点供电单位，以保证这些用户在公共电网遭遇自然或人为破坏时仍能获得稳定的电力供应，还可以在居民小区中推广，将住宅及屋顶电源（风能、太阳能等）连接起来，升级为智能电力社区.这样的社区不仅能满足新时代用户的绿色用电需求，而且能在社区电量富余时向大电网售电，为住户创造利润.　　2微电网建模　　2.1微电网

7、结构　　本文的微电网系统采用10kV配网模型，通过一个35kV/10kV的变压器和公共连接点（PCC）与主网连接.该系统频率为50Hz，电源为小型风力发电机组（WT）和小型水力发电机组（HT）.实际情况中负荷较多、较杂，此处将负荷集中简化为三个简单大负荷（负荷1、负荷2、负荷3），均采用恒定有功模型，不考虑无功.微电网结构如图1所示.微电网的电源和负荷如表1所示.　　3仿真模拟　　为了进行比较，仿真实验分两套方案进行，即：当大电网发生故障时，采取方案一，　　微电网不作出任何反应（PCC仍然闭合），微电网继续与大电网相连；方案二，　　微电网

8、的检测设备发现主电网异常并反馈到能量管理系统，该系统在0.2s内作出反应（断开PCC），微电网随即进入孤岛运行模式.　　3.1方案一　　微电网在35s的仿真时间内始终运行在联网状态.故障发生前