發(fā)布時間：2018-01-05 01:16

  本文關(guān)鍵詞：多電壓源型微源組網(wǎng)的微電網(wǎng)運行控制與能量管理策略研究　出處：《中國電力科學(xué)研究院》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：當前,基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的重視和發(fā)展。但同時,分布式發(fā)電的大規(guī)模接入也給電網(wǎng)尤其是配電網(wǎng)的運行控制、安全保護、調(diào)度管理等各方面帶來了深刻的影響。微電網(wǎng)概念的提出為分布式電源的利用提出了一種新的模式,微電網(wǎng)通過有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的能量分配,能夠?qū)崿F(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)之間的融合以及優(yōu)勢互補,為分布式可再生能源的開發(fā)與利用提供了廣闊的發(fā)展空間。 目前,微電網(wǎng)還基本處于實驗室研究和小規(guī)模示范應(yīng)用階段,已經(jīng)建立的微電網(wǎng)示范工程中,大多是由單臺儲能單元或者常規(guī)發(fā)電機組起平衡作用的小規(guī)模主從控制型微電網(wǎng)。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展,微電網(wǎng)組建的需求不斷增加,微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大,尤其是偏遠地區(qū)獨立型微電網(wǎng)所需的供電容量己達兆瓦級,資源與電源種類也多種多樣。由于組網(wǎng)單元的容量限制等因素,主從控制應(yīng)用于規(guī)模較大的多能互補型微電網(wǎng)中具有一定的局限性,因此,微電網(wǎng)亟需解決多臺微源的并聯(lián)組網(wǎng)問題。 本文對多電壓源型微源組網(wǎng)的微電網(wǎng)的運行控制和能量管理技術(shù)進行了研究,包括基于混合儲能的可調(diào)度型微源的控制策略、適用于微電網(wǎng)多種運行模式的微源換流器的模式自適應(yīng)改進下垂控制、微電網(wǎng)的分層控制及獨立型微電網(wǎng)的能量管理技術(shù)等。主要研究成果如下： (1)針對由蓄電池／超級電容器混合儲能系統(tǒng)和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)組成的共直流母線結(jié)構(gòu)的可調(diào)度型分布式電源,制定了綜合考慮各儲能元件荷電狀態(tài)(State of Charge, SOC)和蓄電池使用壽命的分布式電源控制策略。根據(jù)儲能元件的SOC是否越限,分別提出了帶濾波補償系數(shù)的低通濾波算法與基于不同直流母線電壓運行區(qū)間的多模式切換控制；為了預(yù)防系統(tǒng)控制模式頻繁切換帶來的暫態(tài)沖擊以及對蓄電池使用壽命的影響,提出了超級電容端電壓預(yù)控制法。通過上述控制,優(yōu)化了分布式電源的運行性能。 (2)提出了微源換流器基于虛擬阻抗的模式自適應(yīng)改進下垂控制。分析了虛擬阻抗法改變線路阻抗特性的控制原理,提出了一種dq旋轉(zhuǎn)坐標系中復(fù)合虛擬阻抗的設(shè)計方法；提出了微源換流器基于復(fù)合虛擬阻抗的模式自適應(yīng)改進下垂控制,實現(xiàn)了微電網(wǎng)在孤島和并網(wǎng)運行狀態(tài)下的穩(wěn)定運行以及并離網(wǎng)運行狀態(tài)的平滑切換。 (3)針對微源換流器采用下垂控制的微電網(wǎng)難以實現(xiàn)無功功率的準確分配及電壓質(zhì)量難以保證等問題,提出了一種基于不同時間尺度的微電網(wǎng)分層控制策略。利用較短時間尺度內(nèi)增大下垂系數(shù)法的一級控制提高系統(tǒng)功率分配精度,利用較長時間尺度內(nèi)的二級控制調(diào)整下垂特性曲線的空載頻率和電壓,保證系統(tǒng)的電能質(zhì)量。搭建了基于NI-PXI (PCI Extensions for Instrumentation, PXI,面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展)的微電網(wǎng)數(shù)字物理混合仿真實驗平臺,依托該平臺對微電網(wǎng)的分層控制技術(shù)進行了驗證。 (4)針對多電壓源型微源組網(wǎng)的風(fēng)光柴儲結(jié)構(gòu)的獨立型微電網(wǎng),提出了一種多時間尺度協(xié)調(diào)控制的能量管理策略。將微電網(wǎng)的能量管理劃分為三個階段,在日前機組優(yōu)化啟停階段,綜合考慮了儲能元件的全生命周期折算費用、儲能組網(wǎng)單元的功率調(diào)節(jié)裕度、需求響應(yīng)或需求側(cè)管理等因素,合理安排各元件的開停機計劃；在日內(nèi)經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度階段,提出了基于模型預(yù)測控制的在線滾動式能量管理策略,對日前調(diào)度結(jié)果進行修正；在調(diào)度計劃實時調(diào)整階段,采取一定的措施保證儲能組網(wǎng)單元時刻保持足夠的調(diào)節(jié)裕度。通過三個階段的協(xié)調(diào)配合,最終能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。
[Abstract]:At present , the distributed power generation technology based on renewable energy has gained extensive attention and development in the world . At the same time , the large - scale access of distributed power generation has exerted a profound influence on the operation control , safety protection and dispatching management of the power grid , especially the distribution network . At present , the micro - grid is basically in the stage of laboratory research and small - scale demonstration application , and most of the micro - grid demonstration projects have been established . As the economic and social development , the demand of the micro - grid system increases continuously , the scale of the micro - grid system is expanding , especially the power supply capacity needed by the independent micro - grid in the remote area has reached the megawatt level , and the resource and the power supply type are various . This paper studies the operation control and energy management technology of the micro - grid of multi - voltage source type micro - grid , including the control strategy of the controllable micro - source based on hybrid energy storage , the mode adaptation of micro - source converter suitable for multiple operation modes of the micro - grid , the improved droop control , the hierarchical control of the micro - grid and the energy management technology of the independent micro - grid . The main research results are as follows : ( 1 ) A distributed power control strategy is developed for a common DC bus structure consisting of a storage battery / super capacitor hybrid energy storage system and a renewable energy power generation system . Based on whether the SOC of the energy storage element is over , a low pass filtering algorithm with a filter compensation coefficient and a multi - mode switching control based on different DC bus voltage operation intervals are respectively proposed . In order to prevent the transient impact caused by frequent switching of the system control mode and the influence on the service life of the battery , a super capacitor terminal voltage pre - control method is proposed . ( 2 ) The adaptive droop control based on the virtual impedance of the micro - source converter is proposed . The control principle of changing the impedance characteristic of the line is analyzed . A design method of the composite virtual impedance in the rotation coordinate system based on the virtual impedance method is presented . The adaptive modified droop control based on the composite virtual impedance is proposed . The stable operation of the micro - grid in the running state of the isolated island and the grid is realized , and the smooth switching of the off - network operation state is realized . ( 3 ) In order to solve the problems such as accurate distribution of reactive power and difficult guarantee of voltage quality , a micro - grid hierarchical control strategy based on different time scales is proposed for micro - power converter with droop control . ( 4 ) The energy management strategy of multi - time scale coordination control is put forward aiming at the independent micro - grid of multi - voltage source type micro - source networking . The energy management of the micro - grid is divided into three stages , the whole life cycle conversion cost of the energy storage element , the power regulation margin of the energy storage networking unit , the demand response or demand side management are comprehensively considered , and the prior scheduling result is corrected ;

【學(xué)位授予單位】：中國電力科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM732

【參考文獻】

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本文編號：1380935