具有储能单元的微电网建模及运行控制方式研究

发布时间：2020-03-04 15:36

【摘要】：为了克服电网大面积停电等大事故对电力系统的影响，保证电力系统基本服务的实现，世界多个国家开发了分布式发电技术。但是分布式发电会引起配电线路上较大的负荷潮流变化，增加配电网潮流的不确定性，为解决此类问题专家们提出了微电网的概念。微电网中分布式电源并网时对电网产生的冲击和扰动问题都可以通过微电网的控制解决，同时通过微电网控制还能有效提高分布式电源的工作效率，有利于电网节能降损。本文首先介绍了课题的研究背景及各国微电网的发展现状和趋势，通过分析对比交直流微电网的优缺点，选择了交直流双母线微电网形式。其次建立了包含光伏电池、微型燃气轮机、风力发电机、蓄电池储能单元及负荷在内的微电网仿真系统，重点对光伏电池和蓄电池模型进行了运行特性分析，并对四种分布式电源的控制方式和微电网系统中的主从逆变器控制进行了研究。其中蓄电池通过充放电控制，及时补充直流母线的功率差，可以保证直流母线的电压稳定在规定范围内；逆变器采用电压源型控制方式，控制器控制输出的电压始终与电网电压保持同频率、同相位，既可以稳定逆变器的直流输入，又可以保证微电网和电网之间的平滑切换。此外对微电网并离网运行模式及模式切换控制策略进行了研究，并搭建了控制方法的仿真模型。微电网并网运行时，主逆变器作为整流器使用，电网给直流微电网中的蓄电池充电，从逆变器采用PQ控制；微电网离网运行时，主逆变器采用V/f控制，为微电网提供频率和电压支撑，从逆变器控制方式不变。最后，在MATLAB环境下对控制策略进行了分析仿真和验证，结果证明，本文研究的控制策略可以有效实现直流母线的电压稳定及微电网与电网之间的无缝切换。
【图文】：

模型图,光伏电池,模型,等效并联电阻

常用的光伏电池模型如图 2-2 所示：图 2-2 光伏电池模型由图2-2可知，光伏电池模型包含电流源、单向二极管、等效并联电阻、等效串联电阻四部分。根据电路原理及Shockloy 的扩散理论，光伏电池的输出特性满足下式[24-25]：shpvspsdRV RIIII (2-1)( )0[ 1]pv sq V R InkTdI I e (2-2)其中：I 为输出电流；Iph为光生电流；Vpv为端电压；Rs为等效串联电阻；Rsh为等效并联电阻；I0为反向饱和电流；q为电子电荷，q=1.6×10-19 C；n 为二极管因子；k 为波尔兹曼常数，，k=1.38×10-23J/K；T 为绝对温度，K。考虑光照和温度变化，较为实用的工程模型如下所示：

光伏电池,仿真模型

最大电压和电流，C1和C2是修正系数。在任意环境中，ocV 、scI 、mV 和mI 会发生规律性变化；通过系数补偿后，可近似推算出任意环境下的4个技术参数：___m m_(1 ) (1 * )* *(1 )*(1 * ) *(1 * )I I * *(1 * )OC OC refSC SC refrem m refrefrefrefV V c T b SSI I a TS fV V c T b SSa TST T T (2-4)式中：refS ，refT 为光照强度和温度参考值，取2refS 1 kwm， Tref 25 C；a为2refS 1 kwm时的电流变化温度系数，A/oC；b为2refS 1 kwm时的电压变化温度系数，V/oC。2.2.2 光伏电池的仿真模型及输出特性根据上一节光伏电池的数学模型，搭建其仿真模型，模型如图 2-3 所示：
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM732

【参考文献】