直流微网多目标分层协调控制策略研究

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1、摘要摘要以石油、煤矿为代表的化石能源正面临着资源枯竭及环境污染两大问题，可再生性、绿色清洁性的新能源正得到广泛发展。为提高可在生能源发电系统的电能质量、电网安全性与稳定性，国内外学者进行了相应研究，提出了“微网”的概念。微网系统按其母线类别不同，可分为交流微网与直流微网。相比于交流微网，直流微网因其独特的连接结构，可不用考虑电压相位和频率的问题，还可减少无功功率的损耗，克服的自然功率的限制。直流微网的拓扑结构及控制策略均有别于传统电网，构建合理的直流微网整体模型，研究其协调控制理论，确保各单元合理工作，是安全运行的关键，对直流微网的发展具有重要意义。现有的针对直流微网的控制策略存在

2、各自的局限性：控制目标较单一，未以储能容量作为衡量带载能力的标准，联网情况下未对储能单元进行荷电初始化调节。针对现有的三个问题，本文研究了对应的解决方案，首先设计了直流微网的两级多目标，以直流母线电压稳定为核心目标，次要目标综合考虑用电、发电和储能环节目标，继而采用分层控制的思想，提出了针对直流微网的多目标分层协调控制策略。本文主要工作可划分为三个部分：第一部分逐一论述了直流微网各模块的选型依据，并有针对性的介绍所选模块的工作原理和运行特性；第二部分详细论述了本文构建的直流微网分层协调控制方案及各子模块的控制方案；第三部分采用MATLAB/SIMULINK软件构建了整个直流微网模型

3、，进行了详实的模块化及系统化的仿真，所有仿真结果共同构成了对直流微网多目标协调控制策略的验证。关键词：直流微网，协调控制，电压稳定性，孤岛运行，联网运行IABSTRACTABSTRACTFossilfuelsuchasoilandcoalisfacingtwomajorproblems:resourcedepletionandenvironmentalpollution.Renewableenergyisnowbeenwidelydeveloped.Inordertoimprovepowerquality,gridsecurityandstabilityoftherenewable

4、generationsystem,foreignanddomesticscientistshavestudiedextensivelyontheseissuesandproposedtheconceptof“Microgrid”.MicrogridcanbedividedintoACandDCmicrogridaccordingdifferencepowerbuscategories.ComparedtoACmicrogrid,thecontrolproblemofvoltagephaseandfrequencyiseliminatedbecauseoftheuniquestruc

5、tureinDCmicrogrid.ReactivepowerlosscanbereducedandthelimitationofnaturalpowercanbeovercomeinDCmicrogrid.DCmicrogridtopologyandcontrolstrategiesaredifferentfromthetraditionalpowersystem.Constructingareasonableoverallmodel,studyingthecoordinationcontroltheoryandensuringnormalworkingconditionofea

6、chunitaresomeimportantissuesofDCmicrogridsafeoperation.AndtheyareofgreatsignificancetothedevelopmentofDCmicrogrid.ExistingcontrolstrategiesofDCmicrogridhaveseverallimitations.Thecontrolobjectiveissimpleandsigle.Storagecapacityisnotregardedasthemeasureofloadcapacity.Thestoragecapacityisnotiniti

7、alizedundergrid-connectmode.AimingattheexistingproblemsofDCmicrogrid,thispaperfirststudiesthemultipleobjectivesofDCmicrogrid.TheDCbusvoltagestabilityissetasthecoreobjective.Load,generationandstoragemoduleareconsideredinthesecondaryobjec