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《山东大学》 2011年
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微电网潮流分析与柔性控制技术研究

段玉兵  
【摘要】:随着煤炭资源的枯竭以及环境危机的日益加剧,基于风能、太阳能等可再生能源和高效清洁化石燃料的新型发电技术的迅猛发展,分布式发电所占的比重日益增大,但在满足负荷需求、减少环境污染、提高能源综合效率的同时,也给电网运行带来一系列新的问题。为减少风能、太阳能等间歇性能源的接入对大电网造成冲击,以及解决分布式电源自身的单机接入成本高、控制困难等问题,以充分发挥分布式能源的优势,微电网技术应运而生。微电网作为智能电网的重要组成部分,其优化调度依赖于潮流的有效计算,而且,针对微电网的特殊工况要求,如工作模式平滑切换、孤岛状态智能检测、电能质量灵活补偿等,还需采用电力电子变换器对其电压和电流进行优化控制,即实现“柔性”控制,以保证微电网的安全、稳定与可靠运行。本文重点就微电网的稳态潮流分析方法、孤岛检测技术、微电源逆变器的电流解耦控制策略与微电网电能质量等关键问题开展创新研究,以期推进微电网技术的进一步发展。 微电网的潮流分析是实现微电源功率分配和优化调度的基础。根据微电网的物理结构组成及微电源的不同种类,本文研究了潮流计算节点的分类方法,并基于前推回代原理建立了一种计及逆变器传输特性的确定性潮流计算模型。在该确定性潮流算法基础上,进一步提出了考虑间歇性微电源随机特征的微电网随机潮流计算方法,为微电网的分析、评估与优化提供了方法基础。通过算例验证了该方法的有效性。 有效的孤岛检测是确保微电网运行模式可靠与平滑切换的基础。传统分布式发电的主动式与被动式孤岛检测方法已不再适用于微电网工况,而必须发展新的检测技术。通过发展谐波负序无功电流的检测技术,本文提出了一种基于谐波电流畸变率与间歇性无功电流扰动的的混合式孤岛检测方法,可快速无盲区地识别出微电网的孤岛现象,且不影响微电网的电能质量。通过仿真算例佐证了上述方法的可靠性与准确性。 对微电源输出特性的底层控制是实现微电网优化控制的基础,而微电网负荷及故障的不对称特征会严重影响微电源逆变器的电流控制特性。针对微电网并网运行和独立运行两种不同模式,对微电源逆变器外环控制器采用PQ控制方法和V/f方法;在α-β坐标系下通过正交变换建立了微电源逆变器的动态数学模型,实现微电源内环控制器的电流控制,进而提出一种自适应离散滑模变结构电流解耦控制方法,提高微电源逆变器的电流跟踪性能。文中给出了解耦控制的实施方案,并结合仿真算例对该方法的有效性进行了验证。 储能装置可为微电网提供频率与电压的稳定支撑,也是提高微电网电能质量的重要技术手段。通过分析典型风力发电单元并网对微电网电压稳定性的影响,指出因风速变化引起的有功与无功波动是导致微电网电压失稳的根本原因,继而提出了基于储能拓扑支撑机理的微电网电压稳定控制策略,并通过仿真算例验证了该策略的正确性和可靠性。为提高微电网的电能质量,研究了储能型补偿装置的技术方案,采用ip-iq法和P-q法相结合的谐波与无功电流检测方法,实现对微电网任意工况下谐波和无功的有效补偿。进一步简化,基于电源端输出电流的直接跟踪控制,提出一种用于微电网谐波与无功补偿的新方法,可获得更好的补偿效果,物理上易于实现且可靠性高。基于微电网实验平台,验证了方法的有效性。 上述研究工作与成果,对发展微电网关键技术具有重要参考价值。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM727

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 宫俊;任国岐;李德强;;对微电网新能源波动分析与研究[J];电子测试;2013年05期
2 彭寒梅;曹一家;黄小庆;;基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算[J];中国电机工程学报;2014年16期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谭兴国;微电网复合储能柔性控制技术与容量优化配置[D];山东大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张冠锋;混合式风—储电站出力互补机制及其能量管理策略研究[D];沈阳工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 雷万钧,李红雨,卓放,吴隆辉,王兆安,林烽,纪勇;基于DFT谐波检测方法的大容量并联型有源电力滤波器的研制[J];电工电能新技术;2004年02期
3 严陆光;夏训诚;周凤起;赵忠贤;刘东生;匡廷云;张新时;周孝信;李灿;朱瑞兆;陈勇;白克智;陆天虹;孔力;胡学浩;许洪华;赵黛青;吕绍勤;黄常纲;;我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究[J];电工电能新技术;2007年01期
4 王广柱;;有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(一)[J];电工技术学报;2007年01期
5 王广柱;;有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(二)——仿真及实验[J];电工技术学报;2007年02期
6 郭小强;赵清林;邬伟扬;;光伏并网发电系统孤岛检测技术[J];电工技术学报;2007年04期
7 王儒;方宇;邢岩;;三相高功率因数PWM变换器可逆运行研究[J];电工技术学报;2007年08期
8 刘芙蓉;王辉;康勇;段善旭;;滑模频率偏移法的孤岛检测盲区分析[J];电工技术学报;2009年02期
9 梁才浩,段献忠;分布式发电及其对电力系统的影响[J];电力系统自动化;2001年12期
10 王成山;郑海峰;谢莹华;陈恺;;计及分布式发电的配电系统随机潮流计算[J];电力系统自动化;2005年24期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 龚宇雷;微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究[D];山东大学;2011年
2 王辉;用于强非线性负荷的并联型APF电流检测与控制技术研究[D];山东大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵庆华,吴琦;无功补偿电容器容量计算及放电器的配置[J];安徽电力职工大学学报;2003年03期
2 郝群惠,宋子强,孙守海;不平衡负荷对馈线和变压器三相电压的影响[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年03期
3 宋超;;SVC技术在电弧炉负荷变电站中应用设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年01期
4 田科峰;;电气设备智能化技术在智能变电站的应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年03期
5 夏泽举;;用电信息采集系统实用化关键问题及探讨[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
6 汪永华;王正风;;基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
7 黄少雄;黄太贵;李端超;程栩;;智能变电站信息一体化平台建设方案研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
8 齐慧;戚振彪;吕勇;朱利民;;智能化变电站在工程设计中的实现[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
9 王正风;高涛;;智能电网调度运行面临的关键技术研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
10 汪永华;汪凤凤;;面向21世纪的我国统一坚强智能电网及应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏泽举;;用电信息采集系统实用化关键问题及探讨[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
2 汪永华;王正风;;基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
3 黄少雄;黄太贵;李端超;程栩;;智能变电站信息一体化平台建设方案研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
4 齐慧;戚振彪;吕勇;朱利民;;智能化变电站在工程设计中的实现[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
5 王正风;高涛;;智能电网调度运行面临的关键技术研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
6 汪永华;汪凤凤;;面向21世纪的我国统一坚强智能电网及应用[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
7 王正风;高涛;;智能电网及国内外发展概述[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
8 杨劲松;;智能电网的进展及关键技术的综述[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
9 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 丁仁杰;曹政;樊淼;;平衡单相负荷的补偿容量优化控制的SVC控制系统研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
2 刘杨华;SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算[D];湖南大学;2010年
3 钱军;考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究[D];湖南大学;2010年
4 撖奥洋;变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究[D];华中科技大学;2010年
5 田军;多绕组变压器式可调电抗的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
6 汪隆君;电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D];华南理工大学;2010年
7 吴定会;风能转换系统的分析、控制与优化方法研究[D];江南大学;2010年
8 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
9 张伯松;中国风电产业融资问题研究[D];中国地质大学(北京);2011年
10 刘慧芳;非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究[D];中国地质大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李本元;太阳能光伏发电单相并网逆变器研究[D];山东科技大学;2010年
2 张云波;基于DSP的三相四线制有源电力滤波器的研究[D];山东科技大学;2010年
3 张维;基于ARM7的配电变电所和开闭所RTU研究[D];山东科技大学;2010年
4 徐坤山;三相四线制并联型有源电力滤波器的研究[D];山东科技大学;2010年
5 李宜娟;基于ATMEGA64的磁阀式可控电抗器的控制研究[D];长春理工大学;2010年
6 付邦胜;动态电压恢复器控制研究[D];郑州大学;2010年
7 张笑;配电网短路故障计算方法研究[D];郑州大学;2010年
8 吕世家;多模块并联DC/AC电力变换技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李建军;基于电力系统的电能质量检测与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 许明;并联型三相三线制有源电力滤波器的仿真研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴俊玲,吴畏,周双喜;超导储能改善并网风电场稳定性的研究[J];电工电能新技术;2004年03期
2 张兰红,胡育文,黄文新;三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术[J];电工技术学报;2004年12期
3 尹忠东;朱永强;;基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究[J];电工技术学报;2006年05期
4 王广柱;;有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(一)[J];电工技术学报;2007年01期
5 王广柱;;有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(二)——仿真及实验[J];电工技术学报;2007年02期
6 赵文祥;程明;朱孝勇;张建忠;花为;;驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述[J];电工技术学报;2007年04期
7 张坤;毛承雄;陆继明;王丹;黄辉;;基于储能的直驱风力发电系统的功率控制[J];电工技术学报;2011年07期
8 姚勇;朱桂萍;刘秀成;;电池储能系统在改善微电网电能质量中的应用[J];电工技术学报;2012年01期
9 吴国祥;黄建明;陈国呈;蔚兰;俞俊杰;;变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略[J];电机与控制学报;2008年04期
10 赵克;安群涛;孙力;叶伟;;容错逆变器PMSM无位置传感器控制系统[J];电机与控制学报;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 谢斌;并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 张颖媛;微网系统的运行优化与能量管理研究[D];合肥工业大学;2011年
3 胡雪松;直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计[D];重庆大学;2010年
4 于芃;基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘海龙;新能源技术与微电网能量管理算法研究[D];太原理工大学;2011年
2 康潇;风电并网对系统稳定性的影响及改善措施研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 宋曙光;风电功率波动特性及其与储能协调策略的研究[D];山东大学;2011年
4 房勇;风光互补混合能源系统的能量管理研究[D];重庆大学;2011年
5 靳恒;微网系统控制及能量管理策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 黄俊;配合风电接入的储能系统研究[D];上海交通大学;2012年
7 谢石骁;混合储能系统控制策略与容量配置研究[D];浙江大学;2012年
8 王虹富;并网风电场的有功功率补偿与稳定性控制[D];浙江大学;2010年
9 闫立伟;微电网中光伏发电动态特性研究[D];重庆大学;2010年
10 张磊;风电潮流优化系统储能变流器的研究与实现[D];山东理工大学;2012年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曾建鑫;;微电网新能源波动分析与研究[J];能源与节能;2013年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 昌金铭;;国内外光伏发电的新进展[J];中国建设动态(阳光能源);2007年01期
2 钱照明;;我国电力电子与电力传动发展的大好机遇[J];变频器世界;2008年07期
3 沈培康;加快燃料电池产业化进程的建议[J];电池;2002年03期
4 张纯江;伞国成;孟慧英;徐殿国;;一种新的自适应相位偏移并网孤岛检测方法[J];燕山大学学报;2008年04期
5 胡为兵;李开成;;电力系统实时相位同步方法的研究和比较[J];电测与仪表;2007年08期
6 田大强,蒋平,唐国庆;有源滤波器中数字低通滤波器设计及其实现[J];电工电能新技术;2003年03期
7 李红雨,卓放,雷万钧,吴隆辉,王兆安;多重化大功率有源电力滤波器的控制系统研究[J];电工电能新技术;2004年01期
8 吴俊玲,吴畏,周双喜;超导储能改善并网风电场稳定性的研究[J];电工电能新技术;2004年03期
9 刘方锐;康勇;张宇;段善旭;;带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化[J];电工电能新技术;2008年03期
10 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵为;太阳能光伏并网发电系统的研究[D];合肥工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙亚男;分布式发电孤岛检测判据研究[D];山东大学;2006年
2 李春玲;基于光伏并网发电系统的孤岛检测[D];天津大学;2008年
3 佘峰;永磁直驱式风力发电系统中最大功率控制的仿真研究[D];湖南大学;2009年
【相似文献】
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1 刘立杰;吴福保;;微电网技术在中国的研究现状和应用前景[J];农村电气化;2010年06期
2 许洪阳;;通过冰灾和震灾看发展分布式电源和微电网的重要性——访电网规划专家田华[J];中国科技财富;2008年08期
3 陈永淑;周雒维;杜雄;;微电网控制研究综述[J];中国电力;2009年07期
4 周念成;邓浩;王强钢;李春艳;;光伏/微型燃气轮机混合微电网的建模与仿真[J];华东电力;2011年01期
5 田伟达;;微电网概念下家庭自发电系统及其初级验证方案设计[J];科技传播;2011年02期
6 杨秀;臧海洋;靳希;;微型燃气轮机并网发电系统的仿真分析[J];华东电力;2011年05期
7 陈鹏;周晖;;微电网电力市场交易模型研究[J];电力需求侧管理;2011年04期
8 杨柳;袁志;张晓冬;曹敦;;微电网技术进展及其对实现智能电网的影响[J];山东电力高等专科学校学报;2011年03期
9 艾欣;雷之力;崔明勇;;微电网谐波谐振的模态检测法研究[J];中国电机工程学报;2009年S1期
10 艾芊;章健;;基于多代理系统的微电网竞价优化策略[J];电网技术;2010年02期
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2 姜国涛;贾清泉;袁野;赵文静;董海燕;朱庆军;;基于Multi-Agent的分布式发电系统监控方案[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(中册)[C];2008年
3 文波;聂一雄;;微电网稳定性研究综述[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年
4 张玲;李鹏;王晓辉;石启涛;苗桂喜;;新能源及可再生能源发电规模化应用的有效途径——微电网技术[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
5 陈长云;;“绿能科技”时代的区域能源系统优化研究[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
6 马麟;;智能电网技术在绿色能源富集地区电网的应用前景展望[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
7 韩肖清;刘海龙;;基于遗传算法的微电网多目标优化控制研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
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1 谭兴国;微电网复合储能柔性控制技术与容量优化配置[D];山东大学;2014年
2 高春凤;微网群自主与协调控制关键技术研究[D];中国农业大学;2014年
3 孙景钌;分布式发电条件下配电系统保护原理研究[D];天津大学;2010年
4 李盛伟;微型电网故障分析及电能质量控制技术研究[D];天津大学;2010年
5 朱艳萍;微电网多参数特性分析及其测控方法研究[D];燕山大学;2012年
6 周松林;风电功率预测及微电网概率潮流分析[D];合肥工业大学;2013年
7 段玉兵;微电网潮流分析与柔性控制技术研究[D];山东大学;2011年
8 王志冰;中低压配电网自适应功率控制器研究[D];上海交通大学;2012年
9 金强;分布式电源故障特性分析及微电网保护原理的研究[D];天津大学;2012年
10 陈卫民;基于微电网运行的光伏逆变电源若干关键技术研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张琳;应用于微电网的并联型有源电力滤波器的研制[D];厦门大学;2014年
2 李政平;交直流混合微电网运行优化及仿真分析[D];沈阳工业大学;2014年
3 晏睿婷;孤岛微电网多代理仿真系统设计及能量管理控制策略研究[D];厦门大学;2014年
4 文菓;基于角色自律分散控制的微电网运行优化策略研究[D];西南交通大学;2014年
5 王点;储能系统对交流微电网稳定性的作用研究[D];兰州理工大学;2014年
6 陈深;微电网优化调度模型与方法研究[D];广东工业大学;2014年
7 韩国志;微电网建模及其运行和控制的仿真[D];山东大学;2014年
8 谢玉洪;直流微电网监测与保护系统研究[D];西南交通大学;2014年
9 李武强;考虑随机性的微电网优化运行研究[D];西南交通大学;2014年
10 简志惠;一种直流微电网的分层能量管理控制策略研究[D];西南交通大学;2014年
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