牧区微电网孤网按负荷分类供电研究

发布时间：2020-04-07 17:21

【摘要】：我国西部分布着广阔的牧区。由于游牧民族分散的生产方式,人口密度极低,导致电网建设成本极高。很多地区由于难以通电,严重制约着经济的发展。过去曾经出现过小型直流发电机向直流负载供电的方式,但功率有限,且负载类型严重受限,无法使用交流电机一类生产机械。在之前一段时期,国家投入巨资使部分牧区通上了大电网的电力,极大的改善了牧区的用电状况,但其存在建设和维护成本极高和电压不稳等问题,并且易发生故障且难以及时修复。分布式可再生能源的出现,为偏远地区微电网孤网供电提供了条件。在常规能源短缺的牧区、海岛、地形复杂的山区、无人区等大电网难以覆盖的区域,有条件利用风电、光伏等可再生能源供电,改善了当地生产和生活条件。在以可再生能源为主体的供电系统中,由于电源侧和负载侧都具有很强的随机波动性,实现系统稳定相当困难,因此微电网孤网运行必须配备一定的储能装置来平衡用电高峰和低谷。然而,在小型的微电网孤网供电系统中,配备大容量的储能装置是很不经济的。但可根据用电需求和负载特性,使发电功率和用电负荷尽可能相适应,以减少储能装置容量。生活用电的电器类型很多,不同类型的负载具有不同的电气特性,因此可将不同类型的负载分别供电,确保重要负载的供电质量。本系统采用风电、光伏、储能联合供电,采取按负荷分类供电的方式。考虑到经济性,以风电为主,光伏为辅。风力发电机发出的电能分成两个部分分别供电,一部分通过电力电子变换器和直流微电网系统供给工频负载和储能元件,另一部分供给电热器负载和泄能负载,在能量分配上根据负载的重要性实现按不同的优先级分别供电。这种供电方式减少了通过直流微电网和电力电子变换器件的功率,减少了储能容量,也保证了整个系统的可靠性。储能单元由铅酸蓄电池和超级电容器组成。本系统还充分利用风电资源实现了热储能。本系统中的直流微电网部分,通过直流母线将各分布式电源和储能单元连接起来,消除了各微电源的差异,通过必要的接口转换电路使各微电源的电能标准相统一,确保直流母线电压稳定。本系统采用PLC控制,控制的量主要包括各部件相关的电压、电流、频率、功率等量,确保系统稳定。
【图文】：

风电,风光互补,光伏发电,风力发电

在所有可再生能源中，风力发电和光伏发电应用的比较成熟，随着技术革本不断降低。风电和光伏相比较而言，目前风力发电成本最低，效率最高的发电成本仍远高于风电。因此，在风光互补发电系统中，应该以风电为主为辅，风电的装机容量应该远大于光伏的装机容量。而光伏发电的优点是直生直流电，更适合接入直流微电网给低压电子设备供电。今年来，风光互补供电的应用已经十分常见。比如滨海公园的路灯供电就是利用海风和光能资源，不但不消耗市电电力，还省去了线路敷设费用。风光供电方式极大地减少了无电时间，减小了储能电池容量。在海岛、牧区、山边防哨所等交通不便的地区，风光互补发电更显示出其优越性。我国北方广草原牧区具有最肥丰富的风能和太阳能资源，使得这些地区能够使用风光互电这种较为经济的供电方式。另外，在风光互补微电网供电系统中，可以考同负载的用电需求，有针对性的分来供电，而不必拘泥于常规市电的电能质准，能够更加充分的利用可再生资源，产生巨大的经济效益。本微电网各组成部件及 PLC 控制单元如图 1.1 所示。

整流电路,风速,风力发电机,启动扭矩

输出功率与空气密度ρ、风速 Vw、叶片半径 R 和风能利用系空气密度、风速都在不断变化，为了实现风能捕获最大化，唯风能利用系数 Cp。实际上，，由于风力发电机各部件机械强度只能在一定的风速范围内运行，在实际应用中，3-25m/s 为风发电机启动的条件是启动扭矩不低于最低启动扭矩。只有在风时，风力发电机才能启动。风力机达到额定功率时对应的风速切入风速和额定风速之间，风力发电机的转速和功率随着风速风速超过额定风速时，通过调整桨距角使风力发电机的转速和定值。当风速超过额定风速时，风机的叶片、塔架、传动链、的机械应力，过大的载荷会加剧风力机的磨损。因此，当风速风力发电机应当停止工作，通过控制桨距角迅速停机，以免造风力发电机发出的电能需要经过整流和逆变环节才能供工频路如图 2.1 所示。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73

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