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微网发电技术若干问题研究

范元亮  
【摘要】:分布式发电作为集中式发电的有效补充,有助于推动清洁能源和可再生能源在电力生产中的应用,可提高一次能源利用效率和局部供电可靠性。 微网是一种可有效协调管理多种形式的分布式电源的发电技术,有助于实现分布式电源与配电网之间的协调运行。微网与配电网之间的协调运行、微网内部电源的协调控制、提高微网供电可靠性、微网线路保护、合理配置微网主电源直流侧的储能设备和微网能量优化管理等都是亟待研究的问题。本文针对微网主电源的协调控制、提高微网供电可靠性、微网线路保护以及微网主电源直流侧储能设备的控制方法展开了研究,主要研究内容如下: 第一章介绍分布式发电和微网的发展背景以及现状,对微网控制、微网对配电网保护的影响、微网线路保护和微网主电源直流侧储能设备进行概述,对本文主要工作和章节安排进行说明。 第二章在主电源输出电压控制环节中引入高通滤波环节和带通滤波环节相结合的“虚拟阻抗”,有利于微网主电源对输出功率的解耦控制,接着介绍主电源下垂控制环节相关参数的选取依据,通过在下垂控制环节增设有功前馈来配置微网有功小扰动模型的特征根阻尼系数,进而可有效抑制主电源输出功率在扰动过程中的波动,然后介绍微网主电源并网同期方法,最后通过仿真验证控制环节设计的有效性。 第三章首先介绍提高微网供电可靠性的必要性,根据主电源下垂控制环节输出的电压角速度和幅值以及主电源运行状态进行判断是否注入补偿功率的方法来提高微网供电可靠性,接着介绍恒功率电源的控制方法,并且进行小扰动分析,最后通过仿真验证方法的有效性。 第四章首先介绍微网主电源的电流内环限流方法,可有效限制主电源输出电流,接着介绍微网保护的难点,并且采用一种基于通信的微网分区保护方案,微网分区保护方案适合微网运行方式灵活多变的特点,最后通过仿真验证微网分区保护方案的可行性。 第五章首先比较几种较常用的小型电力储能设备,采用基于铅酸蓄电池组和超级电容器组的混合储能系统作为微网主电源直流侧的储能设备,接着介绍一种简单的混合储能系统的主从控制方法,超级电容器组可优先响应主电源直流侧输出电流的变化,避免铅酸蓄电池组的频繁充放电,最后通过仿真验证混合储能系统的主从控制方法的有效性。 第六章对全文工作进行总结,概括本文主要研究成果,并陈述下一步有待开展的研究工作。


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