【摘要】：由于現(xiàn)代城市的迅速擴張、經(jīng)濟的快速發(fā)展以及環(huán)境和能源問題的日益嚴(yán)重,逐步擴大電能在能源利用中的占比是解決目前能源問題的重要手段。為了解決現(xiàn)有電網(wǎng)存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、短路電流偏大、動態(tài)無功不足、不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)供需互聯(lián)等問題,本文提出了一種采用更加靈活、經(jīng)濟、環(huán)保的配電方式——交直流混合配電系統(tǒng)。所提出的交直流混合配電系統(tǒng),在原有電網(wǎng)中加入直流配電部分構(gòu)成的新型交直流混合配電系統(tǒng),實現(xiàn)更為方便、靈活,為未來全面發(fā)展能源互聯(lián)、互通打下堅實的基礎(chǔ)。文中依據(jù)已有配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),將交直流混合配電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為三種類型:輻射型、兩端型和環(huán)型。分析了基于傳統(tǒng)拓?fù)湎?不同的交直流混合配電系統(tǒng)拓?fù)涞膬?yōu)劣,選擇了適合于交直流混合配電的拓?fù)浜碗妷旱燃?對交流配電系統(tǒng)、直流配電系統(tǒng)及交直流混合配電系統(tǒng)分別以輻射型結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)為例進行計算分析,對系統(tǒng)中的傳輸損耗和效率分別進行了計算,并對三者進行了效率對比,通過這一理論計算、分析得出了交直流混合配電系統(tǒng)在未來傳輸效率上的發(fā)展前景。并以南方某園區(qū)為案例分析交直流混合配電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。根據(jù)提出的交直流混合配電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對分布式電源進行了系統(tǒng)的分析研究,對不同能源根據(jù)其性質(zhì)設(shè)置了不同的并網(wǎng)接口,同時對含有多種分布式電源的交直流混合配電系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)仿真,得到多種工況下的仿真結(jié)果。對可能發(fā)生的故障種類進行了分析,具體描述在三種不同情況下交直流混合配電系統(tǒng)的故障特性,并分別對交直流混合配電系統(tǒng)在不同故障情況下進行了仿真。針對發(fā)生的兩種典型直流故障情況,對比了三組(極間電容、限流電抗及負(fù)荷容量)不同系統(tǒng)參數(shù)下,參數(shù)變化對故障處電流、電壓的影響。依據(jù)仿真結(jié)果,提出了兩種故障限流保護方法。為了抑制交直流混合配電系統(tǒng)電網(wǎng)功率波動,保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行,文中闡述了一般情況下直流母線電壓波動的平抑方法,分析研究了配電系統(tǒng)功率波動協(xié)調(diào)運行控制策略,提出了一種儲能系統(tǒng)配合交直流混合配電系統(tǒng)的換流站協(xié)調(diào)運行控制策略,并進行了相關(guān)指標(biāo)定義及理論分析;在PSCAD/EMTDC軟件中建立了仿真模型,對包含儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的穩(wěn)態(tài)模型進行了仿真;依據(jù)提出的儲能系統(tǒng)與換流站協(xié)調(diào)運行控制策略,對交直流混合配電系統(tǒng)短路故障進行了對比仿真及分析。仿真結(jié)果表明:在包含大量分布式電源及儲能的交直流混合配電系統(tǒng)中,采用儲能系統(tǒng)與換流站協(xié)調(diào)運行控制策略,能較好地平抑系統(tǒng)故障狀態(tài)下產(chǎn)生的功率波動;在直流母線功率切換頻繁時,控制策略能快速響應(yīng),降低對保護設(shè)備的要求,保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。該換流站儲能協(xié)調(diào)運行控制策略可作為抑制交直流混合配電系統(tǒng)電網(wǎng)功率波動的方案。為了提高交直流混合配電系統(tǒng)對新能源的接納能力,提出了一種全模型預(yù)測控制的交直流混合配電系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上,又提出了一種三層能源管理控制系統(tǒng)Energy Management and Control System(EMCS)。在EMCS中,第一層是最大功率點跟蹤Maxmuim Power Point Tracking(MPPT)控制算法和電池安全控制策略,當(dāng)充電狀態(tài)State of Charge(SOC)低于設(shè)定點時,Photo Voltaic(PV)和風(fēng)能為MPPT控制狀態(tài)。第二層是基于模型預(yù)測控制Model Predictive Control(MPC)的功率變換器控制算法,以在配電系統(tǒng)的不同電源之間提供電源兼容性。第三層為協(xié)調(diào)控制層,可自動實現(xiàn)功率平衡,保持系統(tǒng)穩(wěn)定。為了驗證提出的能源管理系統(tǒng)的有效性,基于MATLABRT-Lab搭建了實驗室級的交直流混合配電系統(tǒng)HIL測試平臺,其由風(fēng)能、太陽能和儲能系統(tǒng)等混合能源組成,用于測試多種不同的控制配置。HIL測試結(jié)果表明基于交直流混合配電系統(tǒng)下的EMCS,可以快速實現(xiàn)功率平衡和穩(wěn)定運行,能夠?qū)崿F(xiàn)交直流狀態(tài)下的能量交換,系統(tǒng)響應(yīng)速度快,對能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極意義。
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK01;TM73
【圖文】：

住宅 分布式發(fā)電 電動汽車與充放電樁圖 1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖能源互聯(lián)網(wǎng)是一種依據(jù)可再生能源和其它電能的集中與分布式協(xié)調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。能聯(lián)網(wǎng)將成為未來接納高滲透率能源的技術(shù)解決方案，能夠推動實現(xiàn)棄光、棄風(fēng)率的下降，緩解甚至解決棄風(fēng)、棄光、棄水導(dǎo)致的清潔資源浪費。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可提升可再生能源發(fā)電在電力中的比例，力爭從 2015 年的 23%，上升到 2020 年的，2030 年的 53%，在 2050 年達到 86%[2]。

新疆大學(xué)博士學(xué)位論文表 1.3 所示：表 1.3 負(fù)荷分類占比定義 交流供電負(fù)荷 直流供電負(fù)荷 交直流均可供電負(fù)荷 采集的負(fù)荷分類百分比。圖 1.6 為一天負(fù)荷在交流系比：

交直流均可供電負(fù)荷 室采集的負(fù)荷分類百分比。圖 1.6 為一天負(fù)荷在交流系比：圖 1.6 ACDS 與 DCDS 系統(tǒng)一天負(fù)荷比較S 與 DCDS 系統(tǒng)中光伏 PV 系統(tǒng)的能耗對比，由此可陽能電池板。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐夢婷;王維慶;李貴彬;;PMSM機車牽引變換器調(diào)制算法研究[J];電力電子技術(shù);2018年02期

2 唐夢婷;王維慶;李貴彬;;一種提高動態(tài)性能的機車調(diào)制方法[J];電力電子技術(shù);2018年01期

3 羅松青;袁志昌;張海波;林宏澤;黃力;;抑制交直流配電網(wǎng)間功率波動的控制策略[J];廣東電力;2017年04期

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本文編號：2778518