多电压源式微源组网微电网运行控制及能量管理方法研究

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1、多电压源式微源组网微电网运行控制及能量管理方法研究第1章绪论1.1研究背景与意义近年来，受能源危机、环境污染和气候变化的影响，可再生能源的开发利用日益受到国际社会的高度重视，大力发展可再生能源已经成为世界各国能源战略调整、转变电力发展方式的重要内容。然而，随着可再生能源发电装机规模的不断扩大，大规模集中式可再生能源发电在远距离输送、系统安全稳定运行及消纳方面存在的问题日益显现。2010年以来我国集中出现的风电限电现象和多次脱网事故正是这些问题的集中体现。与此同时，分布式发电及其系统集成技术曰趋成熟，分布式发电以其污染少、能源利用效率高、安装地点灵活、建

2、设周期短、维护简单等优点，正得到越来越广泛的应用，逐渐成为开发利用可再生能源的另一种有效途径。分布式发电，相对于传统的大规模集中式供电方式而言，是指利用各种可用的分散存在的能源，包括可再生能源（小型风能、太阳能、生物质能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。分布式发电一般位于负荷附近，装机规模较小（容量通常为几十千瓦至几十兆瓦），就近接入中低压配电网或者就地消纳[56]。与依靠远距离输配的传统电源相比，分布式发电采用就地能源，就地消纳，减少了大规模远距离输电的线路损耗和输变电投资运行成本；通过合理的规划设

3、计，分布式发电并网可以有效改善配电网末端的电压质量，减少线路损耗；分布式发电与大电网互为备用，增强了供电可靠性和灵活性，同时能多样化的利用各种清洁和可再生能源，为传统电力系统的能源结构调整和节能减排提供了有力保障；在大电网发生灾难崩溃的情况下，分布式电源可以维持对重要负荷的供电，并有助于大电网快速黑启动，减少社会经济损失[6_7]。..1.2微电网运行控制技术研究现状微源的恒功率(PQ)控制技术比较成熟，在分布式电源并网换流器的控制中得到了广泛应用。该控制策略主要用于控制可调度型分布式电源按照调度功率指令输出有功和无功功率，或者控制分布式可再生能源发电

4、基于最大功率点跟踪(MaximumPoppt，超级电容器端电压等数据，根据其内部的能量管理策略，作出逻辑判断及计算，确定各DC/DC变换器的工作模式及工作指令，通过CAN通信下发给各DC/DC变换器；DC/DC变换器根据协调控制器下发的指令，按照相应的工作模式及工作指令工作。根据DC/AC换流器的控制模式，整个分布式电源系统的输出功率由调度功率指令或电网负荷情况确定。为了实现充分利用可再生能源的目的，当系统中储能设备的SOC未越限时，光伏系统采用MPPT控制，混合储能系统承担系统中剩余的功率缺额,平抑光伏及负荷的功率波动。根据蓄电池和超级电容器的特点，

5、在混合储能系统中，采取以下原则进行功率分配：超级电容器承担系统中频繁的功率波动及幅值较大的功率尖峰，发挥其循环寿命长，输出功率大，响应速度快的优势；蓄电池承担系统中功率缺额的平滑部分，减少小循环充放电，并避免过度充放电，延长其使用寿命。..第3章微源换流器基于复合虚拟阻抗的改进下垂控制.........423.1下垂控制基本理论介绍........423.2复合虚拟阻抗设计........453.3基于虚拟阻抗的模式自适应改进下垂控制策略........503.4仿真分析........593.5小结........64第4章多电压源型微源组网的微电网

6、分层控制........654.1基于不同时间尺度的微电网分层控制........654.2微电网一级控制........664.3微电网二级控制........704.4微电网三级控制........734.5仿真分析........744.6基于NI-PXI的微电网数模混合仿真实验平台........784.7微电网分层控制实验验证........854.8小结........89第5章多时间尺度协调控制的独立型微电网能量管理........915.1多时间尺度协调控制的独立型微电网能量管理策略........915.2日前机组优化启停......

7、..935.3日内经济优化调度........1025.4调度计划实时调整........1065.5算例分析........1065.6小结........113第5章多时间尺度协调控制的独立型微电网能量管理并网型微电网和独立型微电网的系统组成和能量管理策略的重点不同。并网型微电网由于有外部电网作为组网单元，其运行的实时稳定性能够得到保障，因此其能量管理主要关心的是经济性指标，即如何根据微源的发电成本、市场电价等信息优化经济调度微电网内各微源的出力以及微电网和大电网之间的交换功率等。与并网型微电网不同，长期处于孤岛运行状态的独立型电网内一般包含柴油发

8、电机等备用电源，但是由于环境和噪音污染等问题，柴油发电机不宜长时间幵启，系统中主要依靠储能作为