【摘要】：隨著化石能源的枯竭與環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,以分布式光伏為代表的新能源發(fā)電技術(shù)得到了快速發(fā)展。但是在電壓水平和諧波含量等因素的約束下,分布式光伏不能直接大量地接入傳統(tǒng)配電網(wǎng)。為了提高配電網(wǎng)對分布式光伏的消納能力,本文研究了一種基于能量路由器的交直流混合配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并研究了此結(jié)構(gòu)下分布式光伏的四級消納策略。首先,本文研究了一種能量路由器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要包括網(wǎng)關(guān)變流器、互濟(jì)變流器、交流負(fù)載端口變流器和直流負(fù)載端口變流器。文章分析了各個變流器的工作原理、控制方法和功率傳輸特性。其次,本文在以能量路由器為基本單元構(gòu)成的新型交直流混合配電網(wǎng)中,研究了分布式光伏的四級消納策略。第一級消納是母線內(nèi)消納,接入到交直流混合配電網(wǎng)的光伏,首先要在本母線內(nèi)完成消納,盡量滿足本母線的用電需求;第二級消納是跨母線消納,當(dāng)分布式光伏出力大于本母線的負(fù)載總和時,將本母線內(nèi)的剩余功率傳輸?shù)接泄β嗜鳖~的母線進(jìn)行消納;第三級消納是跨臺區(qū)消納,當(dāng)本臺區(qū)內(nèi)部光伏出力大于本臺區(qū)的負(fù)載總和時,將本臺區(qū)內(nèi)部多余的功率通過直流互濟(jì)母線傳輸?shù)接泄β嗜鳖~的臺區(qū)進(jìn)行消納;第四級消納是能量返回電網(wǎng),當(dāng)每一個臺區(qū)都有功率剩余時,各自將剩余的功率返回到電網(wǎng)。針對第三級消納,本文提出了變截距自適應(yīng)下垂控制策略。該策略可以根據(jù)各個臺區(qū)光伏出力和負(fù)載功率的實時大小,自適應(yīng)調(diào)整下垂曲線的截距,使得有功率盈余的臺區(qū)通過直流互濟(jì)母線向功率缺額的臺區(qū)傳輸功率,同時維持直流互濟(jì)母線電壓的穩(wěn)定。這樣臺區(qū)之間可以進(jìn)行能量的相互支援,實現(xiàn)了分布式光伏的多級消納。由于剩余的發(fā)電量不會直接大量注入配電網(wǎng),因此可以減小對配電網(wǎng)的沖擊。最后,本文在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下,對分布式光伏四級消納進(jìn)行了仿真驗證。為了進(jìn)一步驗證變截距自適應(yīng)下垂控制策略的有效性和正確性,本文搭建了包括3臺能量路由器的交直流混合配電網(wǎng)仿真模型,并在各個臺區(qū)光伏出力均充足、各個臺區(qū)光伏出力均為0、部分臺區(qū)負(fù)載突變等極端工況下進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,由能量路由器構(gòu)成的交直流混合配電網(wǎng)可以實現(xiàn)分布式光伏的四級消納。
【圖文】：

逡逑流混合微電網(wǎng)得到研宄人員的青睞，如圖１－２所示［３？３２］。逡逑交流子微網(wǎng)邐功率交換系統(tǒng)邐直流子微網(wǎng)逡逑／邐Ｙ邐＞逡逑＾－］ｄｃ／ａｃ＼－邋￣ｍｉｍ逡逑光伏陣列邋Ｉ邋邐邋ＡＣ／ＤＣ邋—－邋ｒ邐１邋光伏陣列逡逑交0荷ｉ邐；邐；邋ｉ邋Ｓ逡逑！邋Ｌ邐，！邐」邋！逡逑丨邐＿ｉ邋丨邋Ｉ邋ｊ邋，邐１逡逑ｉ邐邐邋＊ｉ邋！邋ｉ！邋ｊ邋＇邋＇－？［邐１逡逑（＾）—并網(wǎng)接口邋｜邐邋控制器邋邐１ＡＡＡ／Ｉ逡逑Ｌ—＾邐ｊｊＬ邋隊邐逡逑圖１－２交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＡＣ／ＤＣ邋ｈｙｂｒｉｄ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑該結(jié)構(gòu)可以大致分為三大部分：交流子微網(wǎng)、直流子微網(wǎng)和功率交換系統(tǒng)。逡逑交流子微網(wǎng)中包含交流母線、分布式電源、交流負(fù)荷和并網(wǎng)接口；直流子微網(wǎng)中逡逑包含直流母線、分布式電源、直流負(fù)荷以及蓄電池儲能系統(tǒng)；功率交換系統(tǒng)本質(zhì)逡逑上為一雙向ＡＣ／ＤＣ變換器［３３＿３５］。逡逑一般情況下，系統(tǒng)工作在并網(wǎng)模式，雙向ＡＣ／ＤＣ變換器采用Ｐ／Ｑ控制，微網(wǎng)逡逑內(nèi)盈余的功率反饋回大電網(wǎng)，不足的功率由大電網(wǎng)補充［３６］。當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障或逡逑者計劃檢修時，并網(wǎng)接口斷開，微網(wǎng)運行在孤島模式，微網(wǎng)負(fù)載所需的電能完全逡逑由分布式電源和儲能系統(tǒng)提供。在此工作模式下，，雙向ＡＣ／ＤＣ變換器采用Ｖ／ｆ控逡逑制ｔ３７，３８］。如果儲能系統(tǒng)與分布式電源提供的電能不足以維持負(fù)荷的用電需求，則逡逑根據(jù)負(fù)荷的重要程度

如第一章所述，受到電壓水平和諧波含量的限制，傳統(tǒng)配電網(wǎng)對于分布式光逡逑伏的接納能力有限。雖然加入柔性環(huán)網(wǎng)開關(guān)ＳＮＯＰ可以在一定程度上提高配電網(wǎng)逡逑中的光伏滲透率［３９］，但是提高的程度有限。本文在前人的研究基礎(chǔ)上［１９］，以圖２－１逡逑所示的能量路由器作為新型交直流混合配電網(wǎng)的基本單元，在此結(jié)構(gòu)下研宄分布逡逑式光伏的多級消納策略。逡逑＾邐ｆ邋ｐ0ｒｔ２邐）逡逑｜邋Ｖｈ￥邋Ｉ邋Ｖ邋Ｔ邋ｔ邋Ｔ邋Ｉｉ｜邋］邐＾Ｐ0ｒｔ３邐＼逡逑ｖ邋Ｎ邋邐Ｊ邋ｖ邋＾邋＾邐＾邋ｖ逡逑圖２－１能量路由器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｒｏｕｔｅｒ逡逑如圖２－１所示，每一臺能量路由器構(gòu)成一個臺區(qū)，為本地負(fù)荷供電。能量路由逡逑器包括四個端口：網(wǎng)關(guān)變流器端口邋ｐｏｒｔｌ、互濟(jì)變流器端口邋Ｐ0ｒｔ２、交流負(fù)載端口逡逑ｐｏｒｔ３和直流負(fù)載端口邋ｐｏｒｔ４。每一臺能量路由器中都含有一條８００Ｖ直流母線。直逡逑流電壓不存在頻率與相角，所以對于直流母線電壓的控制相對容易實現(xiàn)。單臺能逡逑量路由器的工作方式如下所述。逡逑網(wǎng)關(guān)變流器一端與大電網(wǎng)相連，另一端與直流母線相連，是能量路由器與大逡逑電網(wǎng)進(jìn)行能量交換的端口。臺區(qū)內(nèi)不足的功率可以由大電網(wǎng)補充，臺區(qū)內(nèi)盈余的逡逑功率可以通過網(wǎng)關(guān)變流器返回至電網(wǎng)。逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM615

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2604222