微电网小扰动稳定性研究

发布时间：2020-07-23 23:00

【摘要】：微电网,又称分布式能源孤岛系统,作为未来能源链的重要技术,高效整合了各类分布式电源,具有能源清洁、调控灵活、环境兼容、线路损耗小等优点,对全球电力网的建设具有深远影响。随着分布式电源渗透率的不断提高,系统规模的扩大与复杂化,微电网运行中的小扰动事件呈现极强的随机性与不确定性,给微电网的运行稳定性带来严重考验。研究微电网在小干扰下的稳定性机理,既是确保微电网可靠运行的基本任务,也是充分发挥微电网优势作用的必然需求。为此,本文工作围绕微电网小扰动稳定性研究展开,主要研究工作如下:第一,考虑到微电网中多种微源形式、多种控制方式共存,研究微电网中典型分布式电源如光伏发电系统、风力发电系统、储能系统的组成结构与工作原理,建立描述各子系统动态行为的完整数学模型;并基于Matlab/Simulink软件进行各微源模型构建与仿真分析,研究环境干扰项如光照变化,风速变化等对各微源运行特征和出力特性的影响。第二,在微电网数学模型的基础上,研究系统小扰动稳定性分析模型;对微电网中各分布式电源状态空间进行了细致、定量的数学推导与分析,从数学模型的角度剖析微电网小扰动后状态空间的一般特点;并基于特征值分析法,利用Matlab软件仿真分析微电网特征值的典型分布情况,对表征微电网运行特性的关键参数进行特征根稳定性分析,通过参数单调变化,跟踪系统系数矩阵特征根的运动轨迹,研究系统特征根分布的原因机理,获取随参数改变系统稳定性变化的一般规律。第三,对小扰动稳定性研究方法作以创新研究,研究一种基于“模糊-云”模型的微电网小扰动稳定性评估方法。在前文分析所得的基础上,选取关键影响参数构建微电网小扰动稳定性评估体系;采用交互矩阵设计的方法描述评估指标间可能的耦合关系,合理判定评估指标对系统稳定性的影响程度;考虑到评估过程中数据和指标模糊性和随机性的问题,应用云模型获取各指标隶属稳定性等级,进一步提升评估系统的准确性,实现微电网的稳定性判定。为微电网运行状态的辨识提供新的思维方式和解决手段。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM712
【图文】：

( ) ( sin cos)iPLL q iPLL x ydxK u K u udt （2.22）( sin cos)n n pPLL x ydxK u u xdt （2.23）其中：x 、x 分别代表并网点交流电角频率、电角度所对应的状态变量，pPLLK 、iPLLK 为锁相环比例、积分控制系数。（5）直流侧电容在光伏发电系统中，光伏阵列通常并联一直流电容dcC 来平抑因光强改变引发的输出端电压波动。当忽略逆变器的损耗时，直流电容环节的状态微分方程可表示为：( )dcdc dc dcCPV x x y yPVdc C dc C dc CdxP u i u iPP Pdt C x C x C x （2.24）2.1.3 光伏发电系统运行仿真根据前文所述的光伏发电系统各元件、控制器数学模型，在 Matlab/Simulink 运行环境中建立光伏发电系统模型如图 2.8 所示。

第 2 章 微电网系统模型研究为模拟出现云层时日照强度变化情况并了解光伏电站的运行特征。本文仿真采照变化曲线如图 2.9 所示，其中：日照强度起点基准值为 10002w /m ，仿真初始时强持续减弱达到最低值，谷底持续约 3s 后光强回升并逐步趋于稳定。

第 2 章 微电网系统模型研究为模拟出现云层时日照强度变化情况并了解光伏电站的运行特征。本文仿真采用光照变化曲线如图 2.9 所示，其中：日照强度起点基准值为 10002w /m ，仿真初始时间光强持续减弱达到最低值，谷底持续约 3s 后光强回升并逐步趋于稳定。图 2.9 日照强度突变曲线Fig. 2.9 Sunshine intensity mutation curve光伏阵列的电压变化情况、输出功率分别如图 2.9、2.10 所示：

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