含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著政策支持和技術(shù)進(jìn)步，可再生能源發(fā)電，特別是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，得到了快速發(fā)展。分布式發(fā)電和微電網(wǎng)是可再生能源利用的重要形式。分布式發(fā)電，特別是組成微電網(wǎng)，在避免可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)對現(xiàn)有電網(wǎng)一些負(fù)面影響的同時(shí)，在提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量等方面可發(fā)揮積極作用。微電網(wǎng)具有獨(dú)立可控、運(yùn)行模式靈活、可有效調(diào)節(jié)分布式可再生能源發(fā)電等特點(diǎn)，所以分布式可再生能源利用并進(jìn)而采用微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可再生能源的高效利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　由

2、于微電網(wǎng)中可能含有間歇性、隨機(jī)性可再生能源發(fā)電，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行或孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)存在功率波動問題。微電網(wǎng)接有敏感負(fù)荷時(shí)，主電網(wǎng)異常情況下，需要保證敏感負(fù)荷的連續(xù)供電。另外，孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)微網(wǎng)內(nèi)的微電源需要有參考電壓源的支撐才能正常運(yùn)行。上述問題的表現(xiàn)形式不同，但問題的解決都依賴于能量的平衡控制，儲能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能量平衡，保證微電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要手段。儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用需要解決一些關(guān)鍵技術(shù)問題，如關(guān)系到微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的儲能容量配置，儲能抑制功率波動的

3、控制策略，儲能在微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)作為支撐電壓源的控制策略，儲能在并網(wǎng)/孤網(wǎng)雙模式切換時(shí)作為支點(diǎn)的控制策略等。對于上述這些關(guān)鍵技術(shù)問題的研究工作構(gòu)成了本文的主要內(nèi)容。
　　本文首先分析了在含光伏電源的微電網(wǎng)中儲能配置方案，根據(jù)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)功率交換關(guān)系，得出儲能抑制功率波動，穩(wěn)定微電網(wǎng)和主電網(wǎng)交換功率的關(guān)系表達(dá)式?；谖㈦娋W(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率可控的思想，提出了考慮光伏電源預(yù)測誤差和負(fù)荷短期預(yù)測誤差的微電網(wǎng)儲能容量配置方法。通過對光伏電

4、源和負(fù)荷短期預(yù)測誤差的分布特性研究，得出儲能配置功率符合正態(tài)分布，根據(jù)正態(tài)分布方差的性質(zhì)，分析比較得出儲能集中配置比分散配置具有更好的經(jīng)濟(jì)性。利用區(qū)間估計(jì)的方法計(jì)算出在一定置信水平下微電網(wǎng)中儲能功率配置的區(qū)間，進(jìn)而根據(jù)隨機(jī)過程理論和功率與容量的關(guān)系得出了儲能容量配置的參考區(qū)間。將該方法用于了實(shí)際儲能系統(tǒng)的容量配置，并在含光伏電源的微電網(wǎng)中應(yīng)用所配置的儲能系統(tǒng)對功率波動進(jìn)行抑制。
　　在對微電網(wǎng)中儲能容量配置方法研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了

5、包含光伏電源和儲能的微電網(wǎng)系統(tǒng)，此系統(tǒng)內(nèi)儲能裝置被稱為穩(wěn)定控制器，優(yōu)化了穩(wěn)定控制器的主電路參數(shù)。針對儲能選用的鋰離子電池，在分析了其內(nèi)阻對電池的放電特性影響的基礎(chǔ)上，提出了從電動汽車上替換下的動力鋰電池用于儲能時(shí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并根據(jù)本文提出的容量配置方法對穩(wěn)定控制器儲能容量進(jìn)行了配置。在完成主電路設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定控制器的信號采集處理、控制系統(tǒng)以及微電網(wǎng)監(jiān)控中心。
　　根據(jù)微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的功能，分析了微電網(wǎng)

6、并網(wǎng)運(yùn)行的PQ解耦控制策略和孤網(wǎng)V-f控制策略以及并網(wǎng)/孤網(wǎng)雙模式切換的控制策略，提出了基于給定正弦表參考的穩(wěn)定控制器的控制策略，該控制策略可以實(shí)現(xiàn)在并網(wǎng)PQ解耦控制或孤網(wǎng)V-f控制方式下，對參考調(diào)制波進(jìn)行狀態(tài)更新，在需要雙模式切換時(shí)可以根據(jù)參考調(diào)制波當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)無縫切換至另一種運(yùn)行模式。通過軟件仿真驗(yàn)證了該控制策略在微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上述三種運(yùn)行模式控制的有效性。將此控制策略用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制器中，通過運(yùn)行模式控制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了控制策略

7、在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。
　　微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定控制器與光伏電源并聯(lián)運(yùn)行，通過分析光伏出力突變以及負(fù)荷突變引起穩(wěn)定控制器等效連接電抗的電壓波動，給出了穩(wěn)定控制器輸出（吸收）功率和電壓波動關(guān)系，結(jié)合光伏電源并網(wǎng)對接入點(diǎn)參考電壓的幅值約束，分析了穩(wěn)定控制器為了維持光伏電源接入點(diǎn)處的電壓穩(wěn)定所需提供的功率，同時(shí)分析了穩(wěn)定控制器控制公共連接點(diǎn)電壓穩(wěn)定時(shí)的動態(tài)響應(yīng)的影響因素，給出降低動態(tài)響應(yīng)影響的措施。分析結(jié)果對穩(wěn)定控制器等效連接電抗的設(shè)計(jì)