风光储微电网并网联络线功率控制策略

发布时间：2019-10-11 10:47

【摘要】：主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。
【图文】：

曲线,网系统,整体结构

第32卷第15期肖朝霞等风光储微电网并网联络线功率控制策略图1风光储微电网系统整体结构Fig.1Structureofahybridwind-photovoltaic-energystoragesystem控制系统包括上层中心控制器和底层控制器。上层中心控制器是微电网能量管理系统的核心部分，负责制定风光发电预测、负荷预测、联络线分时交换功率的计算、系统运行模式的选择及切换、风电和光伏单元底层控制器选择和控制器参考值计算、蓄电池充放电控制器的选择和管理等。通过协调控制微电网内风电、光伏和蓄电池单元，满足主动配电网的调度需求，实现与主动配电网联络线交换功率的分时恒定。底层控制器包括风电单元最大功率跟踪控制器、变桨距控制器、光伏单元侧逆变器恒功率控制器和蓄电池充放电控制器。其中蓄电池充放电控制包括光伏最大功率跟踪的充放电控制和恒流恒压充电控制。2上层中心控制器2.1联络线分时恒定功率值的计算采用电量平衡法进行联络线分时恒定功率值的计算。忽略系统自身损耗，设风光储微电网任意时刻输出的总有功功率为Pgl=Pw+Pv+Pb(1)式中，Pgl为风光储微电网向电网输送的有功功率;Pw、Pv、Pb分别为风力发电单元、光伏单元和蓄电池输出的有功功率。当蓄电池放电时Pb为正，充电时Pb为负。假定已知在调度时段T内的预测风速曲线和光照曲线，可计算调度时段T内风力发电和光伏发电所发出的电量分别为Ww、Wv。Ww+Wv=∫T0Pwdt+∫T0Pvdt(2)则调度时段T内，微电网可发电的平均功率为PT=Ww+WvT(3)因此，风光储微电网在调度时段T内输出有功功率的期望值为该时段内的平均输出功率，即P*gl=PT。储能容量的选择要确保微电网输出功率平滑，一?

风电,双馈,底层,控制器

电工技术学报2017年8月力发电控制系统。底层控制器包括最大风能追踪控制和变桨距控制［21］。最大风能追踪控制如图3a所示。当不需要限制风力发电单元功率输出时，风力发电单元在某一风速v下应输出其最大功率P*wmax。以最大功率P*wmax作为最大风能追踪控制的参考值对双馈发电机进行功率电流双闭环控制，即可实现风力发电单元的最大风能追踪控制。图3双馈风电单元底层控制器Fig.3Localcontrollerofwindgenerationunit桨距角控制如图3b所示。当需要限制风力发电单元功率输出时，，通过调节桨距角β来调节风电单元的功率输出使其在功率参考值。通过采集当前发电机的输出功率Pw与参考功率P*w进行比较，误差经过PI控制器进入变桨执行机构产生所需要的β*，风机桨距角发生相应的改变，使风电单元的输出功率保持在参考值P*w，变桨执行机构通常可以简化为一阶系统，Kβ为比例系数，τβ为变桨距执行机构时间常数。3.2光伏侧逆变器控制光伏侧逆变器控制主要采用恒功率控制，如图4所示，由功率外环和电流内环组成，可实现逆变器输出有功功率和无功功率的解耦控制［22］。3.3蓄电池充放电控制蓄电池控制系统由双向DC-DC变换器组成，包含降压斩波Buck充电电路和升压斩波Boost放电电路。蓄电池充电控制器如图5所示，Ubat、Ibat为蓄电池充放电电压与电流，UDClink为光伏侧直流母线电压，图4光伏侧逆变器的恒功率控制Fig.4ConstantactiveandreactivepowercontrollerofPV-inverterDdutycycle为升降压模块开关占空比。恒流充电控制如图5a，恒压充电控制如图5b，实现光伏最大功率跟踪或者软关闭的充电控制器如图5c。图5蓄电池充电控制Fig.5Batterychargeco
【作者单位】：天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(51577124) 天津市重点基金(15JCZDJC32100) 天津市科技支撑计划重点项目(15JCZDJC32100)资助
【分类号】：TM727

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