微电网的功率均分与经济性调控

发布时间：2020-03-21 01:27

【摘要】：随着经济的发展,对能源的需求与日俱增,且社会对于环境保护越来越重视,以太阳能和风能为代表的新能源以其可再生性、清洁性和潜力巨大,进入了快速发展的通道,发电效率和成本都取得了长足的进步。不同于传统发电的可控性和集中性,新能源的发电具有波动性、间歇性和分散性等特点。以电力电子技术为基础,微电网的出现将新能源、储能设备等分布式电源和负荷集合为一个整体,利用电力电子设备的快速反应与优良的可控性,实现对新能源的调控与最大化利用。在微电网的运行中由于各个分布式电源发电容量与发电成本的不同,需要调节各个分布式电源的出力来分担系统的负荷,优化系统的运行状态与发电成本,本文针对不同场景,不同层面下各个分布式电源的出力问题展开研究,主要工作如下:一、研究了无通信下交流微电网中无功功率的均分控制问题。首先,分析了线路阻抗对于无功功率均分的影响;其次,设计了一种基于自适应虚拟阻抗来提高无功功率分担精度的控制方法。相对于传统的电压-无功下垂控制,本方法在没有增加电压跌落幅值的情况下显著提高了无功功率的分担精度。二、研究了交流微电网中的有功暂态输出问题。首先,研究了虚拟同步电机的控制策略;其次,分析了 washout滤波器对有功控制的改善效果,设计了一种下垂与washout结合的折中控制策略,建立了系统的整体状态空间模型,分析了不同参数对系统的影响。三、研究了分布式控制在直流微电网中的应用。首先,分析了传统分布式控制策略在直流微电网的电流均分与电压恢复过程中存在的耦合问题;其次,设计了一种基于有限时间收敛的分布式控制策略,在原有目标的基础上实现了虚拟阻抗的调控。四、研究了微电网内与网间的分布式电源发电的经济性调控问题。设计了一种双层分布式经济性调控策略,其中下层通过交替方向乘子算法实现网内经济性调控,上层通过分布式优化算法实现网间的功率分配,上层获取下层节点的边际成本,下层获取上层的功率修正,底层采用下垂平衡负荷。证明了上层经济成本函数的凸性,并分析了成本函数在非光滑情况下算法的收敛性。
【图文】：

论文选题,分布式电源,孤岛运行,示意图

为了适应这些新的变化，微电网将分布式电源、负荷和储能设备整合为一个整体并网，具逡逑有易于建设灵活可控的优点，逐步成为了新能源并网消纳的一种重要形式，微电网的示意逡逑图如图１．１所示［６，７］。逡逑在微电网的运行中，为了系统的稳定运行，通常要求系统既能并网运行，同时也能脱逡逑离大电网孤岛运行。在孤岛运行时，通常需要对各个可控分布式电源的发电功率进行控制，逡逑以便合理的分担系统的负荷，一方面是为了避免单个设备的负载过大，另一方面也是考虑逡逑了各个分布式电源经济上的公平性［８，，９】。逡逑１逡逑

等效图,最简,无功功率,分布式电源

２．２线路阻抗对无功功率均分的影响逡逑在解决无功功率的分担问题之前，需要首先分析无功功率在节点间的传递方式。一个逡逑微电网的最简等效图如图２．１所示，图中包含两个分布式电源和一个负荷，由两个分布式逡逑电源共同向负载供电。由有功功率和无功功率的定义可以得出，任一分布式电源到负荷的逡逑功率表达式为：逡逑ｐ邋＿邋＾ｌｉｊ＾ｉ＾ｐｃｃ邋ｃｏｓ（＜＾ｔ）￣＾ｐｃｃ）＋＾ｉｔ＾ｔ＾ｐｃｃ邋ｓｉｎ（ｆｆｊ）逦（２２１）逡逑１邋￣邋■逡逑0邋＝邋ＸｕｊＥｉＶｐｃｃ邋ｃｏｓＣｇ．Ｏ－＾ｊ－ＲｆｉｇｉＫｐｃｃ邋ｓｉｎ＾Ｏ逦（２邋２邋２）逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

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