交直流混合配电网仿真与潮流优化系统研究

发布时间：2020-11-03 16:45

　　 近年来,国家电网公司对电网的智能化发展投入巨大,随着柔性直流技术快速发展、分布式发电设备及电动汽车的接入,导致配网中存在大量谐波污染源,发展高可控性的直流配电网又一次被提出。交直流混合配电网作为接纳直流配电技术的过渡网络,已成为目前的热点。因此,为保证交直流混合配电网研究过程中测试、验证工作的开展,论文设计了交直流混合配电网仿真与潮流优化系统。首先,阐述了光伏、风机、储能、换流器及其控制策略工作原理及数学模型,基于数学模型在Matlab/Simulink搭建了交直流混合配电网光伏、风机、储能、换流器等主要模块模型,构建了完整的交直流混合场景下复杂配电网模型。对交直流混合配电网Matlab/Simulink各模块模型进行了运行特性仿真实验,并对实验结果进行了分析,实现了交直流混合配电网光伏、风机、储能及换流装置并离网过程的暂态仿真。其次,针对交直流混合配电网稳态过程,在Matlab中基于M语言对牛顿-拉夫逊法的交直流混合配电网潮流计算方法进行了编程,通过对算法的仿真实验,验证了算法的有效性。然后,提出了交直流混合配电网潮流优化的目标函数及约束条件,并针对交直流混合配电网多目标、多约束条件下的最优潮流问题,提出了一种基于改进的多目标和声搜索算法IMOHSA(Improved Multi-Objective Harmony Search Algorithm)的交直流混合配电网最优潮流算法。改进内容包括提出了和声矩阵行数及和声记忆库行数自适应方法以及和声矩阵及和声记忆库自动剔除重复数据方法,两处改进保证了迭代初期和声记忆库的多样性及迭代后期和声记忆库的非重复性,同时提升了算法优化速度。对IMOHSA的性能测试证明了算法的可行性,以及较MOHSA和NSGA-II算法的优越性。为解决基于IMOHSA的交直流混合配电网潮流优化算法最优解选取问题,提出了基于Nash均衡思想的满意度博弈算法,为决策者对最终方案的确定提供了一种方法。使用IMOHSA在交直流混合配电网中进行了算法仿真测试,测试结果证明了该算法的可行性。最后,在上述工作的基础上,对交直流混合配电网Simuilink仿真和潮流优化在Matlab的GUI中制作了.m和.fig文件,形成了交直流混合配电网仿真与潮流优化系统原型。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM744;TM721.3
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 交直流混合配电网仿真的研究现状
        1.2.2 交直流混合配电网潮流优化算法的研究现状
    1.3 论文主要研究内容及章节安排
2 基于MATLAB/SIMULINK的交直流混合配电网各模块建模
    2.1 交直流混合配电网网架结构
    2.2 光伏模块数学模型及其MATLAB/SIMULINK模型
        2.2.1 光伏列阵基本工作原理及其数学模型
        2.2.2 光伏列阵Matlab/Simulink模型
        2.2.3 MPPT控制器算法及Matlab/Simulink模型
    2.3 直驱式风机模块数学模型及其MATLAB/SIMULINK模型
        2.3.1 直驱式风机系统基本工作原理
        2.3.2 风速模型
        2.3.3 风轮机模型
        2.3.4 传动系统模型
        2.3.5 永磁同步发电机模型
        2.3.6 直驱式风机系统控制模型
        2.3.7 直驱式风机系统Matlab/Simulink模型
    2.4 储能模块数学模型及其MATLAB/SIMULINK模型
        2.4.1 储能电池基本工作原理及其数学模型
        2.4.2 储能电池Matlab/Simulink模型
        2.4.3 储能电池控制策略及Matlab/Simulink模型
    2.5 交直流混合配电网接口换流器及其MATLAB/SIMULINK模型
        2.5.1 AC/DC换流器数学模型
        2.5.2 DC/AC换流器数学模型
        2.5.3 换流器控制策略
        2.5.4 接口换流器Matlab/Simulink模型
    2.6 交直流混合配电网MATLAB/SIMULINK模型
    2.7 本章小结
3 基于MATLAB/SIMULINK的交直流混合配电网仿真运行特性
    3.1 光伏模块仿真运行特性
        3.1.1 光伏列阵I-U、P-U仿真特性
        3.1.2 最大功率追踪仿真特性
        3.1.3 光伏模型并入交流侧仿真特性
    3.2 风机模块仿真运行特性
    3.3 储能模块仿真运行特性
        3.3.1 储能模块充电过程仿真特性
        3.3.2 储能模块放电过程仿真特性
    3.4 换流器仿真运行特性
        3.4.1 换流器逆变状态仿真特性
        3.4.2 换流器整流状态仿真特性
    3.5 本章小结
4 基于牛顿-拉夫逊法的交直流混合配电网潮流计算方法
    4.1 交流配电系统牛顿-拉夫逊法潮流计算
        4.1.1 节点类型
        4.1.2 修正方程
        4.1.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算求解流程
    4.2 交直流混合配电系统牛顿-拉夫逊法潮流计算
    4.3 基于MATLAB语言的交直流混合配电系统牛顿-拉夫逊法潮流计算测试
        4.3.1 潮流计算仿真测试环境及数据设置
        4.3.2 测试结果
    4.4 本章小结
5 基于IMOHSA的交直流混合配电网潮流优化算法
    5.1 交直流混合配电网潮流优化的目标函数与约束条件
        5.1.1 交直流混合配电网潮流优化的目标函数
        5.1.2 交直流混合配电网潮流优化的约束条件
    5.2 改进的多目标和声搜索算法详述
        5.2.1 经典的多目标和声搜索算法
        5.2.2 多目标和声搜索算法改进
        5.2.3 IMOHSA性能测试
    5.3 基于IMOHSA的交直流混合配电网潮流优化
        5.3.1 交直流混合配电网案例及参数设置
        5.3.2 基于IMOHSA的交直流混合配电网潮流优化Pareto解集
        5.3.3 基于Nash均衡思想的Pareto解集博弈方法
    5.4 本章小结
6 基于GUI的交直流混合配电网仿真与潮流优化系统原型
    6.1 配网各节点及线路参数GUI设定
    6.2 配网各元件模型参数GUI设定
    6.3 配网SIMULINK仿真与潮流优化运行按钮GUI设定
    6.4 本章小结
7 结论
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献

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本文编号：2868831