基于负荷响应的微电网建模与控制

【摘要】微电网是应用分布式电源的小型发配电系统,既可以与外部电网并网运行,也可以在大电网出现故障时与之断开孤岛运行。含有居民负荷的社区级微电网,大都靠近用户端且用户多数为商业及居民用户,其用电设备大多为空调、电冰箱等工作方式灵活的家居型温控负荷,是一种以恒温加热器控制的负荷,大多采用交流异步电动机为驱动动力,和纯电阻负荷相比,需要无功功率励磁,且所占的比例较大,故经过负荷响应控制后可作为热储能和无功后备。如何降低网络损耗是电力系统的一个长期课题,无功优化是一种有效手段。通过MATLBA2013a环境下搭建的微电网仿真平台,在研究大电网无功优化方法的基础上,结合负荷响应控制策略,采用BP神经网络进行微电网的无功优化。借鉴传统微电网的等效建模方法,系统分析了微电源的P/Q、V/f和下垂控制等控制策略及微电网的主从、对等和分层等控制方法,研究储能装置在并网和孤岛运行时逆变器的不同控制策略(即电流控制和V/f控制策略),构建了Matlab/Simulink环境下的微电网仿真模型,仿真结果验证了控制策略的合理性和可行性,及孤岛模式下的电压和频率能符合国家标准。以电冰箱为例,提出一种基于家居型温控负荷的变参与度负荷响应控制策略,动态调整电冰箱的功率需求,协同储能装置参与微电网的功率调节,通过建立数学模型,搭建温控负荷模块,并在微电网仿真平台上进行仿真,结果表明,提高用户的参与度是以降低其舒适度为代价的,用户可根据其对舒适度的需求选择合适的参与度系数。通过对比有无考虑负荷响应发现,参与功率调节的家居型温控负荷不仅能提高用户的积极性,而且能有效减小蓄电池的充放电深度、容量需求、延长使用寿命,并能减少并网时大电网的供应负担。提取微电网内的微电源机端电压、有功功率和无功功率、系统有功网损和各节点电压,经过归一化数据处理后,采用BP神经网络训练,生成电容器组的投切量和微电源的节点电压值。对比优化前后微电网的潮流结果可知,优化算法可将微电网电压控制在合理范围内,且能降低系统有功网损。在此基础上,计及以电冰箱为代表的家居型温控负荷,改变用户参与度系数,结果表明：该系数越大,用户参与度越高,温控负荷作为无功后备提供的无功功率越大,系统网损越小,电压越趋于额定电压,所提优化方法的合理性和可行性得以验证。
【作者】苏梅芬；
【导师】杨俊华；
【作者基本信息】广东工业大学，电气工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】微电网；负荷响应；温控负荷；储能系统；无功优化；BP神经网络；

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