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《浙江大学》 2015年
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新能源发电直流微网分散对等运行控制研究

顾云杰  
【摘要】:世界能源短缺和环境污染为风能、太阳能等新能源的发展提供了契机。微网是分布式新能源规模化接入电力系统的有效组织形式之一。直流微网与较多新能源电源、储能装置以及越来越多的低压负荷兼容,具有较高的转换效率、传输容量和系统灵活性,因此成为近年来学术界重要的研究方向之一。本文聚焦于新能源直流微网的运行控制技术,发展了对等控制思想,通过分散终端的自律、自适应和自组织控制,在多样性资源即插即用所导致的时变结构和开放边界条件下,实现有效的系统稳定、功率分配和能量管理,形成了一套分散对等的新能源直流微网运行控制解决方案。首先,提出了自律性系统稳定概念。直流微网中因多源共存导致存在源-源振荡的风险,而且多源即插即用造成的时变结构使其分析更为复杂。自律性系统稳定概念采用分散致稳的思路,克服了稳定性分析对微网整体模型的依赖性,通过变流器的分散自律控制保证时变结构微网的稳定运行。引入导纳无源性理论建立了变流器自律稳定准则,并且进一步提出了无源裕度准则以提升微网的自律稳定裕度,阐明了基于无源性的自律准则与传统阻抗比准则的关系,指出无源裕度准则本质上是传统阻抗比相位裕度准则的分散化形式。利用电压前馈设计了变流器无源化控制方法,并将其应用到Boost电路和三相电压源AC-DC电路中。其次,提出了自适应功率分配策略。通过充分挖掘直流微网电压中蕴含的静态、动态信息,提出了模态自适应和动态自适应功率分配方法,实现分散对等的模态切换和动态功率分配,以契合新能源直流微网中不同资源的多样运行模态和多样行为动态,方便其即插即用灵活接入。其中模态自适应控制将直流电压区间与微网运行模态相关联,在不同区间由不同类型的资源主导微网电压和功率平衡调节。如此,分散的可控资源可以根据电压区间自主调整控制目标,实现灵活的模态切换。动态自适应控制从直流电压的时域波动信号中提取动态信息,通过频域功率分配器分配动态功率,与可控资源自身的动态响应能力相匹配。模态自适应和动态自适应控制组合形成的自适应功率分配方案可以在没有通信的苛刻条件下,保证直流微网中的可控资源能够结合自身属性与系统需求,适应复杂多变的微网工况,以分散对等的方式共同维护微网可靠的功率平衡。第三,提出了自组织能量管理方案。利用对等广播通信网络作为直流微网的信息共享平台,各个终端在信息共享的基础上形成去中心化的共同决策,以平等协商的自组织方式解决即插即用的开放边界条件下的能量管理问题。根据不同时间尺度和管理目标,将能量管理功能划分为电能质量、实时调度和日前计划三个方面,为每项功能设计了分散自组织算法。其中电能质量管理负责在若干秒内优化微网电压品质,通过各个终端电压的一致偏移使微网电压快速趋向于额定值。实时调度由储能装置和公共电网分担分钟级的调峰和小时级的负荷跟踪任务,使其相互配合,共同维护微网实时能量充裕和平衡。日前计划使用基于电力市场的多智体系统,借助预测数据规划未来一日的运行安排,优化经济效益。利用直流微网与公共电网空间上的解耦特性,避免了复杂的并网-孤岛切换逻辑,统一了并网和孤岛条件下的能量管理模式。最后,将上述策略整合成一套相互衔接、彼此协调的新能源直流微网运行控制解决方案,通过重构经典的交流电力系统控制层级,提出了由变流器控制层、电压协同层和通信调度层组成的三层控制架构,在其中分别嵌入了自律性系统稳定、自适应功率分配和自组织能量管理策略,以分散对等的控制方式保证直流微网在即插即用的条件下安全、可靠、优化运行。搭建了一套直流微网运行实验平台,验证了所提出的解决方案的有效性,同时也为推进直流微网技术的产业应用提供了具有较好展示性的系统样机。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:B
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM727

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈小锋;含混合储能的光伏直流微网功率控制策略研究[D];湖北工业大学;2018年
2 陈嘉楠;多台储能系统接入电网及控制方法的仿真建模研究[D];北京交通大学;2018年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘柏良;黄学良;李军;;计及可时移负荷的海岛微网电源优化配置[J];中国电机工程学报;2014年25期
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3 朱星阳;刘文霞;张建华;;考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流[J];中国电机工程学报;2013年07期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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6 赵鹏涛;直流微电网多换流器分布式协调控制策略[D];华北电力大学;2016年
7 华嘉成;微网外特性建模与微网特征向量的研究及应用[D];上海交通大学;2015年
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9 雷博;电池储能参与电力系统调频研究[D];湖南大学;2014年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 肖峻;白临泉;王成山;于建成;;微网规划设计方法与软件[J];中国电机工程学报;2012年25期
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10 梁惠施;程林;苏剑;;微网的成本效益分析[J];中国电机工程学报;2011年S1期
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4 吴卫民;何远彬;耿攀;钱照明;汪槱生;;直流微网研究中的关键技术[J];电工技术学报;2012年01期
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10 杨捷;金新民;杨晓亮;吴学智;;交直流混合微网功率控制技术研究综述[J];电网技术;2017年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 吉小鹏;金强;乔峰;刘云;;海岛微网能量管理系统的设计与实现[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集(第四分册)[C];2013年
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5 张昱;廖威;马早康;;微网运行控制技术的研究[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
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7 郑雪阳;黎嘉明;文劲宇;孙树敏;李广磊;;独立海岛微网分布式电源容量优化设计[A];中国电工技术学会学术年会——新能源发电技术论坛论文集[C];2013年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 杨君平;农行舟山分行“小微网贷”业务成功落地[N];农村金融时报;2018年
2 本报记者 钟银燕;“智慧能源的发展趋势一定是微网”[N];中国能源报;2018年
3 本报记者 王俊;微网将向综合能源集成方向发展[N];中国电力报;2017年
4 本报记者 张子瑞;风机制造龙头缘何布局智能微网[N];中国能源报;2017年
5 中国电力科学研究院储能与电工新技术研究所工程师 徐少华;光储微网:园区智慧能源系统[N];国家电网报;2017年
6 冷亚坤;“汽车充电网”与“新能源微网”双向融合系统发布[N];中国能源报;2017年
7 记者 朱金山;综治“微网格” 服务“零距离”[N];湄洲日报;2017年
8 何晓亮;微博火了,微信火了,下一个会是微网吗?[N];经济参考报;2012年
9 辛义;微网推动新能源发展[N];中国电力报;2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 徐红伟;风光储离网系统功率平衡与无功配置方法研究[D];浙江工业大学;2017年
4 许志荣;单三相混联结构多微网协调控制[D];华南理工大学;2018年
5 王潇;微网实时仿真技术研究[D];天津大学;2017年
6 杨亮;适用于光伏微网的虚拟同步发电机关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2015年
7 张兴友;微网及区域多微网系统随机性建模与评估[D];天津大学;2016年
8 薛美东;微网优化配置和能量管理研究[D];浙江大学;2015年
9 陈昌松;光伏微网的发电预测与能量管理技术研究[D];华中科技大学;2011年
10 张丽荣;风电直流微网的控制与保护技术研究[D];华北电力大学;2015年
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1 许潇;直流微网的电能质量调控及治理研究[D];北京交通大学;2015年
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3 姚春雨;面向车—网联合运行的微网建模与优化配置[D];东北大学;2015年
4 南佳凯;含电动汽车充换电站的微网优化调度研究[D];天津工业大学;2018年
5 薛潺;基于改进下垂控制的多微网并联运行控制策略研究[D];北方工业大学;2018年
6 郭志君;含电动汽车无线充电的直流微网监控系统设计[D];天津工业大学;2018年
7 谭清;基于分层控制微网平滑切换方法研究[D];沈阳工业大学;2018年
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9 任垚屹;孤岛型直流微网控制策略研究[D];沈阳工业大学;2018年
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