分布式直流微电网组网能量管理

发布时间：2019-11-29 03:34

【摘要】：在社会用电需求高涨而非可再生能源不断减少和环境恶化的大背景下，可再生能源的接入成为各国重点关注的问题，而微电网不仅可以提高可再生能源利用水平，而且避免了传统集中供电方式带来的多个问题。本文主要研究以分布式光伏发电为基础的直流微电网系统，以实现高效利用新能源和保障负荷不间断供电为目标，设计负荷功率5kW的直流微电网系统，主要应用于民用设施供电。文中提出一种改进的基于直流母线电压的全自动能量管理策略，旨在实现新能源的有效利用和系统稳定工作。系统由两组光伏阵列和光伏接口、一组蓄电池和储能接口、一个并网接口和负载组成，一般情况下均并网运行，如遇特殊情况或人为选择也可以离网运行。系统状态及其切换完全取决于直流母线电压，无需集中控制器，不需要通信，提高了系统可靠性并降低成本。同时系统配置更加灵活，维护也更加方便，可随时摘除部分组件。文中根据能量流动设计出各模块的功率，并给出系统的拓扑，对各模块能量流动过程进行详细分析，计算出主电路元件参数。分别给出了光伏、网侧和储能接口变换器的控制方法，光伏变换器包括MPPT和输出恒压两种控制模式，网侧和储能接口变换器都采用电压外环电流内环的双闭环控制。对光伏接口、储能接口和并网接口拓扑进行建模，通过数学模型得到他们的传递函数，结合控制传函绘制Bode图和奈奎斯特曲线分析了各自的稳定性。在此之后进行了整体阻抗稳定性分析。通过稳定性分析，使得系统运行更具理论依据，有效调和系统在各种极端条件下快速性和稳定性之间的矛盾。在MATLAB/Simulink环境下建立了直流微网系统的物理仿真模型，力求精确仿真，对光伏阵列最大功率点跟踪、蓄电池充放电、并网接口控制、微电网各种工作模式之间切换进行了仿真分析，仿真结果验证了控制及能量管理策略的正确性和有效性。
【图文】：

组成图,网系统,组成图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 2 章直流微电网结构、运行分析与参数设言文所研究的小型直流微网系统，也常称直流极微电网(DC-based N-1 所示，两组光伏阵列通过光伏接口连接母线，一组蓄电池通过，本地负荷分为恒功率负载和电阻性负载，均安装在直流母线并网接口与电网相连，通过能量的供需情况协调系统工作状态系统没有集中控制器控制，每个模块有各自的控制芯片，不需通讯，一定条件下可以实现新能源发电装置的即插即拔。

分布图,小时数,总量,分布图

在可再生能源发电领域，与发达国家相比，我国仍有一些明足亟待弥补，但是也要看到我国取得的长足进步。特别是在光伏发电领域已经完成了多个独立光伏电站的建设工作，光伏并网示范项目也层出不穷多企业也展开了小功率并网逆变器研究并投入生产，部分高校也成为光伏目的研究主力军。不论产品性能能否达到很高的要求，成本能否降到足够足可以大面积推广的要求，这些进步都为未来光伏发电大量应用奠定基础作为新兴产业的光伏产业遭遇到许多问题，诸如补贴机制不完善、输送能、质量与标准有待提高，但因我国国土面积较广，总体太阳能资源非常丰之国家政策大力扶持，技术不断革新，所以光伏发电从资源、政策、技术说具备了走出危机、全面复苏的条件，随着化石燃料的逐步减少，同时其生能源应用的也有各自的局限，光伏的未来发展趋势，将逐步由补充能源能源转变。我国幅员辽阔，，各地气候不一，光照在我国的分布并不均衡，光照大致情况如图 2-2 所示，从资源储量来看十分适合使用分布式发电，能够让光伏小水电产生互补，与风电互补，同时对电网也起到削峰填谷的作用。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM73

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