微电网负荷—储能混合控制策略研究

发布时间：2017-07-29 13:25

  本文关键词：微电网负荷—储能混合控制策略研究

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【摘要】：微电网是一种由分布式电源、储能、负荷、能量转换装置、相关监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统。作为可再生能源接入大电网的一种有效形式,微电网正受到越来越多的关注。可控负荷和储能作为微电网的重要组成部分与可调控资源,两者的优化运行控制对于提高微电网运行水平与综合效益具有重要意义,然而目前对两者之间协调控制的研究还不够深入,可调控资源还没有得到充分的利用。基于此,本文以可控负荷和储能为主要研究对象,重点研究两者之间的协调控制问题,提高其在微电网运行控制中的参与度。全文研究内容主要包括以下几个方面：(1)基于全球能源与环境问题日益严峻和分布式发电技术飞速发展的研究背景,详细介绍了微电网在美国、日本、欧盟和中国的发展现状,并对可控负荷、储能及两者之间的协调配合相关研究现状进行了综述。(2)提出微电网负荷-储能混合控制策略的整体架构。包括本地控制层、分布式协调控制层和集中优化调度层三层,分别对应的子策略为基于负荷-储能一体化的集成控制策略、基于一致性算法的分布式控制策略和计及负荷分类与储能寿命的能量管理策略。(3)提出一种基于负荷-储能一体化的集成控制策略。充分考虑可控负荷容量大、控制成本低和储能功率精确调节的特点,设计了负荷-储能集成单元。该单元作为整体参与到系统的运行控制中,在微电网并网运行状态,以调节成本最小为目标,而在离网运行状态,以影响范围最小和响应速度最快为目标。最后通过仿真和实验验证了所提策略的正确性和有效性。(4)提出一种基于一致性算法的分布式控制策略。重点关注微电网各储能之间的功率经济分配问题,通过分析该问题的求解及其特点,采用一种基于一致性算法的分布式求解方法。同时,考虑储能自身状态(荷电水平、健康状态)对其运行成本的影响,建立储能的经济模型,使得微电网中的功率分配更为准确和合理。最后通过数字仿真验证了策略在微电网并网和离网运行下的正确性和有效性,分析了储能经济模型对其承担功率大小的影响,以及该策略对大规模系统的良好适应能力。(5)提出一种计及负荷分类与储能寿命的能量管理策略。负荷按照其控制性能分为不可控负荷、可平移负荷和可削减负荷,分别建立负荷模型；在建立储能经济模型时,考虑储能充放电功率大小对其容量衰减的影响,将储能寿命纳入考虑。在上述模型的基础上,以微电网日用电成本最小为优化目标,给出了微电网各单元的日用电计划。最后以一个家庭微电网为研究对象,通过仿真验证了策略的正确性和有效性。
【关键词】：微电网 可控负荷 储能系统 能量管理 分层协调控制 功率优化分配
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景与意义10-12
• 1.1.1 能源与环境问题10
• 1.1.2 分布式发电技术10-11
• 1.1.3 课题研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 微电网概述与发展现状12-14
• 1.2.2 微电网可控负荷研究现状14-15
• 1.2.3 微电网储能研究现状15-16
• 1.2.4 微电网负荷储能协调控制研究现状16-17
• 1.3 论文的研究工作17-20
• 第二章 微电网负荷-储能混合控制策略概述20-24
• 2.1 引言20
• 2.2 控制策略整体架构20-21
• 2.3 控制策略功能设计21-22
• 2.4 关键问题与难点分析22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 基于负荷-储能一体化的微电网集成控制策略研究24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 基于负荷-储能一体化的集成控制策略概述24-26
• 3.2.1 集成单元设计24-25
• 3.2.2 控制功能设计25
• 3.2.3 实施流程分析25-26
• 3.3 并网状态控制模式26-27
• 3.3.1 LSU调节成本模型26-27
• 3.3.2 优化目标与约束条件27
• 3.4 离网状态控制模式27-29
• 3.4.1 镜像下垂控制策略27-28
• 3.4.2 LSU响应模型28-29
• 3.4.3 优化目标与约束条件29
• 3.5 仿真与实验分析29-36
• 3.5.1 仿真分析29-34
• 3.5.2 实验分析34-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 基于一致性算法的微电网分布式控制策略研究38-56
• 4.1 引言38-39
• 4.2 EDP描述与最优运行条件分析39-41
• 4.3 计及电池状态的储能经济模型41-42
• 4.4 基于一致性算法的分布式控制策略42-45
• 4.4.1 并网状态42-43
• 4.4.2 离网状态43-45
• 4.5 仿真分析45-54
• 4.5.1 算例1：并网状态策略验证46-49
• 4.5.2 算例2：离网状态策略验证49-52
• 4.5.3 算例3：储能经济模型的影响分析52-53
• 4.5.4 算例4：30节点环状拓扑分析53-54
• 4.6 本章小结54-56
• 第五章 计及负荷分类与储能寿命的微电网能量管理策略研究56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 计及负荷分类与储能寿命的能量管理策略概述56-57
• 5.3 能量优化模型57-60
• 5.3.1 负荷分类模型57-59
• 5.3.2 储能经济模型59-60
• 5.3.3 微电网购售电模型60
• 5.4 优化目标及约束条件60-61
• 5.4.1 优化目标60
• 5.4.2 约束条件60-61
• 5.5 仿真分析61-64
• 5.5.1 基本数据61-62
• 5.5.2 仿真结果62-64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74-78
• 作者简介78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：589435