微電網(wǎng)潮流分析與柔性控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著煤炭資源的枯竭以及環(huán)境危機(jī)的日益加劇，基于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源和高效清潔化石燃料的新型發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，分布式發(fā)電所占的比重日益增大，但在滿足負(fù)荷需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合效率的同時(shí)，也給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)一系列新的問(wèn)題。為減少風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性能源的接入對(duì)大電網(wǎng)造成沖擊，以及解決分布式電源自身的單機(jī)接入成本高、控制困難等問(wèn)題，以充分發(fā)揮分布式能源的優(yōu)勢(shì)，微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其優(yōu)化調(diào)度依賴(lài)于

2、潮流的有效計(jì)算，而且，針對(duì)微電網(wǎng)的特殊工況要求，如工作模式平滑切換、孤島狀態(tài)智能檢測(cè)、電能質(zhì)量靈活補(bǔ)償?shù)?，還需采用電力電子變換器對(duì)其電壓和電流進(jìn)行優(yōu)化控制，即實(shí)現(xiàn)“柔性”控制，以保證微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與可靠運(yùn)行。本文重點(diǎn)就微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析方法、孤島檢測(cè)技術(shù)、微電源逆變器的電流解耦控制策略與微電網(wǎng)電能質(zhì)量等關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng)新研究，以期推進(jìn)微電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
　　 微電網(wǎng)的潮流分析是實(shí)現(xiàn)微電源功率分配和優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)。根據(jù)微

3、電網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)組成及微電源的不同種類(lèi)，本文研究了潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)的分類(lèi)方法，并基于前推回代原理建立了一種計(jì)及逆變器傳輸特性的確定性潮流計(jì)算模型。在該確定性潮流算法基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了考慮間歇性微電源隨機(jī)特征的微電網(wǎng)隨機(jī)潮流計(jì)算方法，為微電網(wǎng)的分析、評(píng)估與優(yōu)化提供了方法基礎(chǔ)。通過(guò)算例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 有效的孤島檢測(cè)是確保微電網(wǎng)運(yùn)行模式可靠與平滑切換的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)分布式發(fā)電的主動(dòng)式與被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法已不再適用于微電網(wǎng)工況，而

4、必須發(fā)展新的檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)發(fā)展諧波負(fù)序無(wú)功電流的檢測(cè)技術(shù)，本文提出了一種基于諧波電流畸變率與間歇性無(wú)功電流擾動(dòng)的的混合式孤島檢測(cè)方法，可快速無(wú)盲區(qū)地識(shí)別出微電網(wǎng)的孤島現(xiàn)象，且不影響微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。通過(guò)仿真算例佐證了上述方法的可靠性與準(zhǔn)確性。
　　 對(duì)微電源輸出特性的底層控制是實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)優(yōu)化控制的基礎(chǔ)，而微電網(wǎng)負(fù)荷及故障的不對(duì)稱(chēng)特征會(huì)嚴(yán)重影響微電源逆變器的電流控制特性。針對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行兩種不同模式，對(duì)微電源逆變器外環(huán)

5、控制器采用PQ控制方法和V/f方法；在α-β坐標(biāo)系下通過(guò)正交變換建立了微電源逆變器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)微電源內(nèi)環(huán)控制器的電流控制，進(jìn)而提出一種自適應(yīng)離散滑模變結(jié)構(gòu)電流解耦控制方法，提高微電源逆變器的電流跟蹤性能。文中給出了解耦控制的實(shí)施方案，并結(jié)合仿真算例對(duì)該方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 儲(chǔ)能裝置可為微電網(wǎng)提供頻率與電壓的穩(wěn)定支撐，也是提高微電網(wǎng)電能質(zhì)量的重要技術(shù)手段。通過(guò)分析典型風(fēng)力發(fā)電單元并網(wǎng)對(duì)微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響，指出

6、因風(fēng)速變化引起的有功與無(wú)功波動(dòng)是導(dǎo)致微電網(wǎng)電壓失穩(wěn)的根本原因，繼而提出了基于儲(chǔ)能拓?fù)渲螜C(jī)理的微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制策略，并通過(guò)仿真算例驗(yàn)證了該策略的正確性和可靠性。為提高微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，研究了儲(chǔ)能型補(bǔ)償裝置的技術(shù)方案，采用ip-iq法和p-q法相結(jié)合的諧波與無(wú)功電流檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)任意工況下諧波和無(wú)功的有效補(bǔ)償。進(jìn)一步簡(jiǎn)化，基于電源端輸出電流的直接跟蹤控制，提出一種用于微電網(wǎng)諧波與無(wú)功補(bǔ)償?shù)男路椒?，可獲得更好的補(bǔ)償效果，物理上易于