微电网新型自适应下垂控制策略研究

发布时间：2020-07-16 15:46

【摘要】：随着国际对碳能源环境污染的焦虑日渐提升,分布式发电技术成为了国内外的热点研究问题。相比于传统电力系统,分布式发电技术具有效率高、能量多样性、环保等潜在优势,但其仍存在一些困境问题。比如由于风能和光伏的波动性,其输出的功率波动大,很难独自进行频率和电压支撑以及保证供电质量。为了解决这些问题,近几年来微电网技术得到了蓬勃发展。本文主要研究的是微电网的新型自适应下垂控制策略。传统的下垂控制策略主要有通过电压和频率计算功率信号的电流型下垂控制策略和通过输出功率计算系统电压和频率的电压源型下垂控制策略。考虑到传统的电压源型下垂控制策略一次调节过程中的频率和电压的有差性,本文通过采集分布式发电单元变流器交流出口处的电压信号和电流信号,计算出此时单元输出的功率值,再经过延迟环节,让此刻的功率值与前一个采样周期的功率做差值,将得到的功率差值反馈到系统的下垂系数上。在不增加通讯装置的条件下,通过下垂系数的自适应调整,完成了系统电压和频率的二次调节过程,提高了系统电压和频率的稳定度,降低了传统下垂控制一次调节的有差性。除此之外,本文研究了微电网的分层控制策略及分布式发电储能配置方案等问题,并在此基础上建立了三个仿真模型,从而对新型自适应下垂控制策略进行验证分析。考虑到微电网的组成部分除了包含风力发电、光伏发电等分布式发电单元之外,为了保证供电质量,必要的时候需配置一定量的储能装置。在微电网的分层控制策略中,其底层的控制策略多采用恒功率控制策略和电压源型下垂控制策略。在微电网的集中式储能配置方案和分布式储能配置的方案中,涉及到了多储能单元并列运行及风-储发电系统、光-储发电系统并列运行的情况。本文首先建立了基础的直流式储能分布式发电单元的仿真模型,让其工作在独立供电的情况下,采用新型自适应下垂控制策略对负载进行供电。其次,根据前一个仿真模型的分析结果,对新型自适应下垂控制策略做了改进处理,建立两台储能系统并联运行的模型,验证了新型自适应下垂控制策略的有效性,其能够更好的维持微电网的频率和电压的稳定。最后,建立了风-储孤岛发电系统模型,验证了风力发电系统和储能系统在同时采用新型自适应下垂控制策略的情况下,能够很好的进行协调控制,各自维持系统内电压和频率的稳定,通过下垂曲线的调整,更有效的利用风能为负载供电。同时,建立了平移改进型平移下垂控制风-储模型,做了对比实验,进一步验证了新型自适应下垂控制策略的有效性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM727
【图文】：

电压源,控制框图,电力电子,同步发电机

浙江大学硕士学位论文逡逑制策略。根据传统电力系统中的同步发电机特性，系统的有功功率和系统的频率逡逑成正比，而系统的无功功率平衡时与公共母线电压成正比［３８］。故而，通过对分逡逑布式发电单元的电力电子变换设备进行控制，使得电力电子变换装置的输出特性逡逑模拟成传统同步发电机的一次调频状态。逡逑＇逡逑

控制策略,电压源,控制框图,模式

逦！逦：逡逑图１．１电压源型下垂控制框图逡逑Ｐ＊逦Ｑ＊逡逑＾逦——Ｉ逦Ｉ逦ＰＣＣ逡逑＿？！＿＿Ｊ逦Ｌ邋—逡逑ｗ－Ｐ下垂控制策略逦电流源逦＊逡逑Ｕ逦Ｕ－Ｑ下垂控制策略逦Ｑ邋■控制逦＿邋＼邋／逡逑图１．２电流源型下垂控制框图逡逑传统的下垂控制策略主要分为两种，一种是使分布式单元工作在电压源模式逡逑下的控制策略，使电力电子变换接口呈现出电压源模式的下垂控制策略，从电网逡逑采集有功和无功信息，通过计算推导出系统此时的电压、频率变化，进而生成控逡逑制信号调节变流器的输出［３９］，如图１．１所示；另一种是使分布式单元工作在电流逡逑源模式下的控制策略，使电力电子变换接口呈现出电流源模式的下垂控制策略，逡逑从网侧采集电压和频率信息，然后按照给定的功率控制信号控制变流器的输出，逡逑如图１．２所示。前者在控制器中给定的是电压和频率值，后者的控制器中的功率逡逑参考值是由外部输入给定的。逡逑除此之外

储能,集中式,储能系统,网系统

是铅酸蓄电池居多，随着技术的不断突破及成本的降低，锂离子电池等相对环保逡逑的电池会得到更多的应用。逡逑１．３．３徽电网储能系统控制策略研究现状逡逑微电网储能系统的结构配置控制策略和微电网分布式单元的结构配置控制逡逑策略发展类似，根据储能在微网中的配置容量及结构的不同衍生出了集中式控制逡逑策略、对等式控制策略和分层控制策略。通常，储能系统在微电网系统中的配置逡逑方案有集中式配置和分布式配置。集中式配置方案，多将储能容量集中配置在微逡逑电网的公共母线上，如图１．３所示，为光伏电场和风电场、储能电站组成的微电逡逑网系统，该种配置方案成本低，但容易造成容量冗余浪费。分布式配置方案是将逡逑储能系统分别配置给每个分布式发电单元，成本较高，控制效果更好。图１．４，逡逑为光伏发电单元和风力发电单元以及储能单元组成的风－光－储微电网系统，储能逡逑系统单独为风力发电机和光伏发电单元服务，而不是像集中式配置方案那样在大逡逑型场的公共交流母线端对系统的整体电能质量进行集中调整。逡逑

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