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)境危機的日益加劇，基于風(fēng)能、太陽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，也給電網(wǎng)運行帶來一系列新的問題。為減少風(fēng)能、太陽能等間歇性能源的接入對大電網(wǎng)造成沖擊，以及解決分布式電源自身的單機接入成本高、控制困難等問題，以充分發(fā)揮分布式能源的優(yōu)勢，微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其優(yōu)化調(diào)度依賴于

2、潮流的有效計算，而且，針對微電網(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、電能質(zhì)量靈活補償?shù)?，還需采用電力電子變換器對其電壓和電流進行優(yōu)化控制，即實現(xiàn)“柔性”控制，以保證微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與可靠運行。本文重點就微電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析方法、孤島檢測技術(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)鍵問題開展創(chuàng)新研究，以期推進微電網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展。
　　 微電網(wǎng)的潮流分析是實現(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，本文研究了潮流計算節(jié)點的分類方法，并基于前推回代原理建立了一種計及逆變器傳輸特性的確定性潮流計算模型。在該確定性潮流算法基礎(chǔ)上，進一步提出了考慮間歇性微電源隨機特征的微電網(wǎng)隨機潮流計算方法，為微電網(wǎng)的分析、評估與優(yōu)化提供了方法基礎(chǔ)。通過算例驗證了該方法的有效性。
　　 有效的孤島檢測是確保微電網(wǎng)運行模式可靠與平滑切換的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)分布式發(fā)電的主動式與被動式孤島檢測方法已不再適用于微電網(wǎng)工況，而

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

5、控制器采用PQ控制方法和V/f方法；在α-β坐標(biāo)系下通過正交變換建立了微電源逆變器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)微電源內(nèi)環(huán)控制器的電流控制，進而提出一種自適應(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施方案，并結(jié)合仿真算例對該方法的有效性進行了驗證。
　　 儲能裝置可為微電網(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。通過分析典型風(fēng)力發(fā)電單元并網(wǎng)對微電網(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功波動是導(dǎo)致微電網(wǎng)電壓失穩(wěn)的根本原因，繼而提出了基于儲能拓?fù)渲螜C理的微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制策略，并通過仿真算例驗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，研究了儲能型補償裝置的技術(shù)方案，采用ip-iq法和p-q法相結(jié)合的諧波與無功電流檢測方法，實現(xiàn)對微電網(wǎng)任意工況下諧波和無功的有效補償。進一步簡化，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)諧波與無功補償?shù)男路椒?，可獲得更好的補償效果，物理上易于