光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)的群控策略與能力優(yōu)化方法研究.pdf

1、光伏微電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的一種補(bǔ)充形式已經(jīng)慢慢顯現(xiàn)，它的特點(diǎn)就是清潔無(wú)污染、沒(méi)有使用限量、不受地區(qū)的限制、日常的維護(hù)簡(jiǎn)單。在近幾年實(shí)際使用中，光伏微電網(wǎng)正朝著大容量、分布式等方向發(fā)展，這就需要將光伏陣列組群，并同時(shí)配備多臺(tái)逆變器，在鄰近區(qū)域內(nèi)形成分布式發(fā)電。針對(duì)于光伏陣列組群、逆變器組群以及多微電網(wǎng)的群控管理，當(dāng)面臨外界條件變化時(shí)，會(huì)引發(fā)了一系列新的問(wèn)題，例如：如何在光伏陣列的組群中進(jìn)行功率尋優(yōu)，如何面對(duì)光伏陣列組群與逆變器組群的功率協(xié)同，

2、如何解決各個(gè)逆變器之間的冗余切換，如何在鄰近區(qū)域內(nèi)的多個(gè)微網(wǎng)之間進(jìn)行能量?jī)?yōu)化調(diào)度。這幾個(gè)問(wèn)題圍繞著光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)中的各個(gè)組件層面展開對(duì)群控策略及能量?jī)?yōu)化方法的研究，本文主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)光伏陣列組群的功率跟蹤群控策略。由于光伏陣列上的局部陰影遮擋，在外界環(huán)境下經(jīng)常會(huì)發(fā)生，P-V曲線的形狀由單峰變成了多峰，這樣會(huì)引起常規(guī)的最大功率跟蹤算法無(wú)法適用。本文研究了標(biāo)準(zhǔn)的粒子群優(yōu)化算法，利用泛函分析推出粒子群收斂的約束條件，對(duì)

3、各種參數(shù)組合進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了收斂約束條件的正確性；接著在滿足收斂狀態(tài)下，研究粒子群算法中的隨機(jī)變量對(duì)粒子群尋優(yōu)軌跡的影響，得出了一種改進(jìn)型的粒子群優(yōu)化算法，并運(yùn)用到光伏陣列組群的功率尋優(yōu)進(jìn)程中去。通過(guò)仿真建模及實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)光伏陣列組群遇到局部陰影遮擋，這種改進(jìn)型的粒子群優(yōu)化算法可以迅速且精確地進(jìn)行最大功率跟蹤。
　　(2)光伏陣列組群與逆變器組群的功率協(xié)同優(yōu)化群控策略。由于陰雨天等低光照情況下，會(huì)嚴(yán)重影響光伏面

4、板的輸出電量，常常會(huì)導(dǎo)致光伏陣列組群的輸出功率遠(yuǎn)小于逆變器組群的額定功率，從而引起光電轉(zhuǎn)換效率大幅減少。研究中采用分布式光伏陣列及逆變器之間的組群控制方法，采用開關(guān)矩陣將光伏陣列組群與逆變器組群之間形成靈活的連接關(guān)系，形成一種新型的分布式光伏陣列組群與逆變器組群的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)仔細(xì)描述了該拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理。為配合該群控網(wǎng)絡(luò)的工作，提出了一種新型的自適應(yīng)聚類算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏陣列組群與逆變器組群之間的功率匹配對(duì)接。最后經(jīng)過(guò)仿

5、真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，當(dāng)面對(duì)低光照等天氣情況下，該群控策略可以對(duì)光伏陣列組群與逆變器組群之間進(jìn)行功率優(yōu)化匹配組合，從而大大增加了光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)整體的發(fā)電效率。
　　(3)面向逆變器組群的冗余切換群控策略。在含有多臺(tái)逆變器的微網(wǎng)中，傳統(tǒng)的下垂控制方法存在著輸出外特性較差的問(wèn)題，而主從法的工作機(jī)理又完全依賴于主模塊，目前常用的這2種方法都不能真正實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變器的冗余群控。針對(duì)這一情況，研究中設(shè)計(jì)了3層式的遞進(jìn)控制管理，第1層對(duì)傳

6、統(tǒng)的下垂控制加以改進(jìn)，在輸出電感處加入虛擬阻抗，將逆變器等效輸出阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)閮H由濾波電感值所決定，同時(shí)設(shè)計(jì)出一種穩(wěn)定性能較高的雙環(huán)式下垂控制器；第2層對(duì)并網(wǎng)進(jìn)行同步控制，借鑒于頻率及幅值參考值的正反饋，采集公共連接點(diǎn)二側(cè)的電壓幅值和相位信息，對(duì)下垂控制過(guò)程中同時(shí)反饋同步調(diào)節(jié)；第3層進(jìn)行補(bǔ)償控制，結(jié)合補(bǔ)償傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理及下垂控制的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出針對(duì)電壓頻率與幅值的補(bǔ)償量模型，來(lái)補(bǔ)償在下垂控制過(guò)程中伴隨出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)誤差。最后經(jīng)過(guò)算例仿真及實(shí)驗(yàn)

7、，結(jié)果表明，該類控制策略當(dāng)面對(duì)多臺(tái)逆變器在冗余切換的情況下，具有較好的穩(wěn)態(tài)以及動(dòng)態(tài)性能，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了逆變器組群的冗余群控管理。
　　(4)面向多微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化方法。針對(duì)組織結(jié)構(gòu)松散、內(nèi)部動(dòng)態(tài)耦合較強(qiáng)的多微電網(wǎng)系統(tǒng)，研究了一種基于分布式預(yù)測(cè)控制的能量?jī)?yōu)化方法，來(lái)解決微電網(wǎng)彼此之間的能量?jī)?yōu)化調(diào)度問(wèn)題。首先，根據(jù)微電網(wǎng)之間的能量流動(dòng)特性，建立了多微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理模型、能量預(yù)測(cè)模型；其次，推出多微電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式預(yù)測(cè)控制算