光伏微电网多目标优化控制.pdf

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1、2015年5月建材与装饰电力建设光伏微电网多目标优化控制袁建华徐泽晖李波代春燕（三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002）摘要：光伏微电网内较多电力电子装置和敏感负荷的存在导致电能质量下降；光伏电源逆变器按最大功率设定其容量，却由于光伏发电出力波动性其容量不能充分利用，其迫切需要提高供电可靠性和解决建设成本高等问题。本文提出一种基于分布式光伏逆变器的微电网多目标优化控制策略，一方面实现网内光伏电源的最大功率发电，另一方面利用逆变器剩余容量来提高光伏微电网的电能质量。通过微电网并网模式下对光伏电源实施最大功率追踪，孤岛模式下基于

2、光伏电源出力特性曲线，对工作于非最大功率点的光伏电源实施最大功率预估，最后通过求取光伏逆变器实时最大有功、无功容量来解耦建立逆变器群的多目标优化函数及其对应的控制方法。最后仿照IEEE标准建立6节点光伏微电网并对其多目标优化控制方法进行了计算验证。关键词：分布式；光伏发电；逆变器复用；微电网；多目标优化中图分类号：TM727文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）21-0191-021引言新能源中太阳能和风能等总量丰富且可再生，满足能源持续发展和减少环境污染要求而备受世界关注[1~2]，我国也把新能源作为新兴产业之首

3、，并支持分布式光伏发电[3~4]。微电网把类型和数量众多的分布式电源联合起来形成供能系统，减缓了分布式电源的不利影响，充分发挥其优势。光伏微电网由于太阳能光伏发电安装灵活，同建筑物相结合，适合在公共电网覆盖良好的中心城镇广泛应用。光伏微电网并网时可为公共电网提供补充，提图1两级三相光伏逆变器电路高包含微电网和公共电网在内电力系统的经济效益[5~9]。光伏微压较低直流电升高到符合后级逆变电路要求的直流电压外，还电网大多建设在厂房和单位楼宇屋顶。这些场所一般为公共配在最大功率追踪（MPPT）控制器的控制下追踪输出光伏电源的最电网末梢，

4、存在着许多无功功率频繁变化的设备和敏感负荷；同大功率。分布式光伏逆变器额定容量较小，传统控制时不承担无时微电网内存在的大量电力电子装置也会产生较多谐波，微电功补偿功能，即逆变电路则把前级Boost电路传递过来的光伏发网并网和孤岛运行时电压稳定是薄弱环节。电直流电逆变成与公共电网电压同频同相的交流电输入电网。微电网内光伏逆变器随电源分布式配置，容量较小，传统使3多目标优化下光伏逆变器控制策略用时不承担无功调节功能，其额定容量依光照等环境因素最优由图1可知，光伏逆变器后级逆变电路结构和静止无功发生下的光伏电源最大出力来设置。当环境因素

5、变差或依控制需要，器（SVG）相比没有本质差别，即光伏逆变器不仅可以把光伏电源光伏电源出力变小后，逆变器具有相对较多的剩余容量。虽然单发出的直流有功功率逆变后送入电网，也可以依据电网的需求个光伏逆变器剩余容量有限，但微电网具有一定规模后，众多光发出一定容量的无功功率。虽然单个分布式光伏逆变器剩余容伏逆变器总剩余容量就很可观。量有限，但微电网具有一定规模后，众多光伏逆变器总剩余容量基于此，本文通过研究建立微电网光伏逆变器群最大有功、就很可观。这些剩余容量可以用来对微电网实施无功支撑，提高无功容量的多目标优化函数，提出一种光伏微电网多

6、目标优化系统电压水平。控制：并网模式下，多目标优化控制微电网内光伏发电总功率最3.1并网模式下光伏电源及逆变器控制方法大，以及基于逆变器群的剩余容量来提供无功支撑和改善电能光伏微电网并网模式下，通过公共连接点与公共电网相联，质量，优化微电网内和公共连接点电压水平；离网模式下，多目微电网母线上交流电压由公共电网来维持稳定。为更好利用微标优化控制微电网内储能装置获取功率最大，以及逆变器群提电网内光伏发电，光伏逆变器对各分布式光伏电源实施MPPT[10]供无功功率和改善电能质量，优化微电网内电压水平。控制。2传统分布式光伏逆变器控制光伏

7、逆变器可采用PQ控制，即控制逆变器输出指定的有功分布式光伏逆变器前端的光伏电源初始产生电压较低的不和无功功率。逆变器输出的有功功率为前级Boost电路实施稳定直流电。不稳定的直流电需经一级直流升压电路把电压升MPPT控制下，追踪得到的光伏电源最大功率；逆变器输出的无到符合逆变要求的较高电压值并保持稳定，然后再经逆变器逆功功率则为系统最优电压水平下要求输出的，以及在实时剩余变成交流电后接入微电网母线。常用两级三相光伏逆变器电路容量范围内的指定数值的无功功率。可见在微电网并网模式下，拓扑结构如图1所示。主要以光伏发电最大化为控制目标，

8、同时兼顾微电网电压水平由图1可知，前级Boost电路除了承担把光伏电源输出的电最优。·191·电力建设建材与装饰2015年5月3.2离网模式下光伏电源及逆变器控制方法离网模式下微电网与公共电网断开，此时微电网交流母线上并联有分布式光伏逆变器和储能装