含多种分布式电源的微电网运行控制研究

【摘要】微电网具有先进灵活的运行控制方式,并且整合了高比重的分布式清洁能源,是未来智能电网中配电网的重要组成部分。与传统配电网相比,微电网中大量的分布式电源不仅会改变潮流的方向,而且风力发电、太阳能光伏发电等新能源的随机性也会给微电网运行带来深刻的影响。在多种分布式电源接入条件下,采用先进可靠的运行控制方法实现微电网的安全稳定运行是一项十分重要而又面临很多亟待解决问题的研究课题。本文紧紧围绕这一中心课题,从微电网中各种分布式电源的接入控制入手,对微电网的运行控制策略、运行方式转换以及电能质量管理进行了深入的研究。首先,分析微电网运行控制的基本理论,研究微电网的结构组成、分布式电源接口逆变器的控制方法以及微电网的基本控制策略。在此基础上,对微电网中多种分布式电源的接入和控制方法进行研究。建立微型燃气轮机和燃料电池发电的动态数学模型,并设计相应的电力电子设备接口将其稳定地接入微电网。仿真分析微型燃气轮机和燃料电池发电对变化负荷的跟踪能力,并针对微电网并网及孤岛的不同运行方式给出相应的分布式电源接口逆变器控制方法,满足不同情况下的负荷需求。此外,本文还研究了永磁直驱风力发电、太阳能光伏发电等多种分布式电源接入微电网的控制方法,为微电网中多种分布式电源在不同自然条件下的灵活组合奠定基础。双馈感应风力机组(DFIG)是目前风力发电的主流机型。为了满足DFIG的分布式应用发展需求,本文针对微电网的并网及孤岛运行方式分别提出相应的DFIG控制方法。微电网并网运行时DFIG捕获最大风能,并在此基础上针对微电网线路中电阻参数较大的情况,采用灵敏度分析方法调整DFIG输出的无功功率以抵消有功功率变化引起的电压波动；微电网孤岛运行时,DFIG通过桨距角控制和储能装置的配合,以输出电压频率和幅值可控的方式运行,并且模仿下垂特性直接与微电网中其他采取下垂控制的逆变型分布式电源配合。仿真分析结果表明本文提出的DFIG控制方法能够调节微电网的有功功率平衡并维持系统的电压稳定,在并网及孤岛运行方式下都能够保持微电网的平稳运行。在实现多种分布式电源稳定接入微电网的基础上,研究微电网的运行控制策略和运行方式转换。针对主从结构、对等结构和分层结构的微电网分别提出了相应的运行控制策略。在分层结构微电网中,选择主调频电源对孤岛运行微电网的频率进行二次调节,为微电网重新并网创造条件,同时提高电能质量,避免稳定的频率偏差对储能装置和用户的影响。微电网由并网向孤岛运行方式的转换需要连续进行孤岛检测,一旦发现微电网实际进入孤岛运行状态,立即调整分布式电源的控制方法,以维持稳定的孤岛运行。针对微电网由孤岛向并网运行方式的转换,考虑两种不同的情况：对于规模较小的主从结构的微电网,提出一种有效的微电网运行方式自动转换方法。该方法通过连续检测大电网侧和微电网侧电压的幅值和相角,判断微电网的实际运行状态,并且结合正序电压提取、锁相环和低通滤波等环节监控微电网的运行,在满足并网条件时实现微电网由孤岛向并网运行方式的平稳过渡。对于规模较大的分层结构的微电网,通过连续检测微电网侧和大电网侧的频率以及电压幅值和相角,判断微电网的实际运行状态,并采用电压灵敏度分析方法调节微电网并网接口处电压使其满足并网条件,实现微电网孤岛向并网运行方式的平稳转换。作为智能电网的重要组成部分,微电网的一个重要的目标是向用户提供优质的电能。本文最后研究微电网的电能质量,利用微电网中具有一定调节能力的分布式电源对电能质量进行管理。首先分析微电网中谐波源不在分布式电源接入点情况下进行谐波补偿时补偿效果的影响因素,并在此基础上提出一种微电网中基于逆变型分布式电源控制的重要节点电能质量管理方法。该方法选择逆变电源附近重要程度最高的节点并以其为目标管理微电网的电能质量,提取逆变器连接支路电流和目标节点电压中的谐波和不平衡分量,通过搜索的方法确定各个分量的最优补偿系数,并形成最终的补偿电流。该方法能够充分利用微电网中现有设备提高整体的电能质量,而且本文提出的方法还能够根据用户实际需要灵活的选择补偿目标节点和补偿水平,对提高微电网的管理水平,向用户提供可选择的优质电能具有重要的实际意义。
【作者】王鹤；
【导师】李国庆；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】微电网；分布式电源；运行控制；运行方式转换；电能质量；

【参考文献】
[1]朱金华.基于化学问题解决的高中生元认知能力培养[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[2]傅德胜,耿学华,傅涛.可视化数据挖掘技术[J].教育信息化,2005,09:78-79.
[3]罗静.互联网表格数据的语义恢复[D].北京交通大学,2014.
[4]王沙沙.汉语拟声词和维语摹拟词的对比和翻译方法[D].新疆师范大学,中国少数民族语言文学,2013,硕士.
[5]倪文勤.语境在对外汉语惯用语教学中的作用的研究[D].浙江大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[6]周爱舫.建设银行邯郸分行现金管理业务发展研究[D].河北大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[7]刘舟方平.“学案导学”教学模式在高中绘画课程中的应用研究[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[8]杜宪亭.强地震作用下大跨度桥梁空间动力效应及列车运行安全研究[D].北京交通大学,2011.
[9]张爱丽.吉林省招苏台河流域农业非点源污染模拟与防治研究[D].吉林大学,环境科学,2014,硕士.
[10]时晟楠.基于Matlab不确定系统中滤波方法的研究[D].东北石油大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[11]孙笑.基于E_(v2)的港区陆域高填方工后沉降预测方法研究及稳定性分析[D].重庆交通大学,港口、海岸及近海工程,2014,博士.
[12]王娜.重庆市城镇化健康发展水平研究[D].西南大学,人文地理学,2014,硕士.
[13]李珍.叙事视角下高中小说教学内容的解读与教学策略的重组[D].宁波大学,学科教学,2013,硕士.
[14]刘辰.创业榜样对大学生创业意向影响研究[D].山东财经大学,企业管理,2014,硕士.
[15]台玉春.场地自行车女子团体竞速世界强队比赛特点研究[D].首都体育学院,体育教学,2013,硕士.
[16]应小东.超高硬度堆敷金属强韧化的组织设计[D].天津大学,材料加工工程,2004,硕士.
[17]高培生,谷湘文,吴为麟.基于空间谱和支持向量回归机的间谐波分析[J].电力系统自动化,2007,24:67-70.
[18]曹乾.血清胰岛素样生长因子浓度与稳定性心绞痛及急性心肌梗死关系研究[D].中国医科大学,内科学,2004,硕士.
[19]王振华.波场沿上行波波前延拓的全倾角有限差分法波动方程偏移[J].石油地球物理勘探,1988,01:55-66+130.
[20]陶鼎来.回忆刘仙洲老师[J].机械工程.1985(05)
[21]张成平,张顶立,韩凯航,王剑晨.深圳地铁富水软弱地层工程性质及开挖后沉降特征研究[J].现代隧道技术,2014,04:113-120.
[22]王雪菲.制动单元控制算法的研究[D].西南交通大学,模式识别与智能系统,2014,硕士.
[23]齐冰.江西女子监狱心理矫治管理系统分析与设计[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.
[24]陆文豪.河北省环境与经济协调发展态势研究[D].石家庄经济学院,人口资源与环境经济学,2012,硕士.
[25]沈灿琴.中国金融发展对加工贸易产业区际转移的影响研究[D].宁波大学,产业经济学,2013,硕士.
[26]金丹.企业集团的可持续发展战略研究[D].武汉理工大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[27]徐奎.脉冲调制射频大气压辉光放电击穿特性的研究[D].大连理工大学,等离子体物理,2013,硕士.
[28]白玉杰.中国哲学典籍英译语境本体性研究[D].河南大学,英语语言文学,2014,博士.
[29]马洁,李钢,陈默.基于非线性故障重构的旋转机械故障预测方法[J].自动化学报,2014,09:2045-2050.
[30]邹雨枫.第三方物流T公司的合作伙伴关系管理研究[D].东华大学,物流工程（专业学位）,2014,硕士.
[31]王婕.山西省中老年人握力水平的比较研究及相关因素分析[D].中北大学,民族传统体育学,2013,硕士.
[32]王志勇.沉默权制度与我国侦查程序的重新构建[D].中国政法大学,法律,2003,硕士.
[33]邓靖,卢遇安,马晓雁,倪梦婷,刘振华.非均相催化Oxone高级氧化技术的研究进展[J].水处理技术,2015,06:22-29.
[34]王俊青.MSCT及其联合血清肿瘤标志物在诊断良恶性腹水中的价值[D].山西医科大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[35]张英杰.快速批处理文件编辑系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[36]狄让丽.环境约束下鄂尔多斯盆地资源型城市全要素生产率实证研究[D].中国地质大学（北京）,应用经济学,2014,硕士.
[37]侯星帅.虚拟化技术在数据中心服务器资源整合中的应用研究[D].长安大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[38]王彩云.基于Intel CE4100平台的嵌入式多媒体播放器的设计与实现[D].华中科技大学,计算技术,2013,硕士.
[39]李志平.分布式视频编码中关键帧处理技术研究[D].南京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[40]殷淑颖.居民消费行为低碳化研究[D].内蒙古财经大学,政治经济学,2012,硕士.
[41]胡源.武汉市耕地资源安全评价研究[D].华中农业大学,土地资源管理,2014,硕士.
[42]闫浩明.螺杆泵井工况诊断研究[D].东北石油大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[43]姬鹏姝.华强文化科技集团战略转型及品牌运营案例分析[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]张艳.贵州省户外运动俱乐部会员环境意识与环境行为的调查研究[D].沈阳体育学院,体育教学,2014,硕士.
[45]冯军.银行中间业务的赢利模式研究[D].四川大学,2004.
[46]余泽勇.电加热退火炉微机控制系统干扰分析及对策[J].冶金自动化,1991,05:43-44+42.
[47]尹璐.中共四代领导集体科技政策思想比较研究[D].渤海大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[48]杨青.黄永玉荷花绘画题材研究[D].云南艺术学院,写意花鸟画,2014,硕士.
[49]王进.日达公司承运商选择评价指标体系研究[D].大连理工大学,企业管理,2003,硕士.
[50]王骞.磁场条件下燃烧机理的研究[D].华中科技大学,热能工程,2012,硕士.