微網(wǎng)孤島運(yùn)行的分層-分散自趨優(yōu)控制策略研究.pdf

1、微電網(wǎng)（下文簡(jiǎn)稱微網(wǎng)）是將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個(gè)單一可控的單元，同時(shí)提供電能和熱量的系統(tǒng)。微網(wǎng)可以運(yùn)行于并網(wǎng)模式和孤島模式，相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)，其具有諸多優(yōu)勢(shì)，其中之一就是為接納新能源、提高電力系統(tǒng)效率和可靠性提供了新思路。然而，微網(wǎng)由于具有慣性小、內(nèi)部電源隨機(jī)性和間歇性強(qiáng)、負(fù)荷功率多變等特性，其孤立運(yùn)行時(shí)非常依賴快速通信，導(dǎo)致微網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)都非常困難。在微網(wǎng)傳統(tǒng)的控制模式中，集中控制和分布式控制均

2、無(wú)法擺脫通信的制約，而分散控制的實(shí)現(xiàn)雖然無(wú)需依賴通信，但由于能夠采集的本地信息有限，因此通常無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的功能。在此背景下，本文圍繞上述問(wèn)題展開(kāi)研究，針對(duì)孤島微網(wǎng)中分布式電源的有功和無(wú)功控制原理，主要完成了以下工作:
　　1.分布式電源分層/分散有功自趨優(yōu)控制策略
　　孤島微網(wǎng)中，下垂控制策略廣泛應(yīng)用于分布式電源間功率的分配控制。基于有功控制方式的角度，可將微網(wǎng)中分布式電源分為兩類:1）電壓控制型電壓源

3、變流器有功功率-頻率下垂型分布式電源（后文簡(jiǎn)稱P-F型分布式電源）;2）電流控制型電壓源變流器頻率-有功功率下垂型分布式電源（后文簡(jiǎn)稱F-P型分布式電源）。在不包含微網(wǎng)中央控制器和通信系統(tǒng)的前提下，針對(duì)上述兩種分布式電源，提出相應(yīng)的分層/分散有功自趨優(yōu)控制方法。該方法通過(guò)一個(gè)基于局部反饋的控制策略實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的三層控制:分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中，分散一次控制采用傳統(tǒng)的線性有功下垂控制方式，維持微網(wǎng)良好的動(dòng)態(tài)特性

4、;分散二次控制使微網(wǎng)頻率恢復(fù)到允許的范圍內(nèi);分散三次控制使各分布式電源按照等微增率準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)有功出力分配的優(yōu)化。
　　2.分布式電源分層/分散無(wú)功自趨優(yōu)控制策略
　　基于無(wú)功控制方式的角度，可將微網(wǎng)中分布式電源分為兩類:1）電壓控制型電壓源變流器無(wú)功功率-電壓下垂型分布式電源（后文簡(jiǎn)稱Q-V型分布式電源）;2）電流控制型電壓源變流器電壓-無(wú)功功率下垂型分布式電源（后文簡(jiǎn)稱V-Q型分布式電源）。在不包含微網(wǎng)中央控制器和通信系統(tǒng)的

5、前提下，針對(duì)上述兩種分布式電源，提出相應(yīng)的分層/分散無(wú)功自趨優(yōu)控制方法。該方法不僅可以解決由于微網(wǎng)中各分布式電源的輸出阻抗（包括虛擬感抗和線路阻抗）失配而導(dǎo)致的無(wú)功出力無(wú)法得到合理分配的問(wèn)題，同時(shí)還可以解決微網(wǎng)中公共連接點(diǎn)的電壓由于無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)及傳統(tǒng)下垂控制自身的缺陷等因素導(dǎo)致的電壓幅值降落問(wèn)題。
　　本文提出的分層/分散自趨優(yōu)控制策略可以解決傳統(tǒng)微網(wǎng)控制中的通信瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)分布式電源的即插即用功能，不僅提高了分布式電源接入微網(wǎng)