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微网控制技术的研究

杨艳天  
【摘要】: 随着经济和技术的快速发展,以及各国对环境污染和气候问题的关注,目前我国的电网和发电系统也正需要进行一系列的改革。国内外的研究表明,分布式电源技术是解决这个问题的有效手段之一。分布式电源主要有微型燃气轮机、太阳能光伏、燃料电池以及风能发电等微型电源。大部分的分布式电源需要通过逆变器接入电网。分布式发电技术的运用,可以降低CO2的排放,减少环境污染,降低发电成本和改变越来越庞大的电网规模。但是分布式电源的直接并网会给电网带来很多其他的问题。解决这些问题的最有效的办法之一就是把分布式电源和相应的负荷组成微网。在微网内部,分布式电源直接向当地负荷供电,减轻了集中供电线路的负担。当电网有较大的波动或者电能质量问题时,微网脱离电网进入孤岛模式运行,而不会对整个电网造成损害,且孤岛微网能够继续给内部负荷提供高质量的电能。 在并网模式下,电网给微网提供电压和频率参照,大部分分布式电源运行在PQ模式下,输出恒定的功率,大小由微网控制中心指定。但在孤岛模式下,必须有一个或者多个分布式电源工作在FV模式下,给微网提供频率和电压参照,其他电源继续工作在PQ模式。本文对PQ和FV控制模式进行了详细的分析,并通过PSCAD/EMTDC进行了仿真研究。建立了燃料电池仿真模型,对输出电压和逆变控制进行了详细分析。 由于目前我国电网结构和管理的特点,本文的研究设定微网不能向电网输出电能。在并网模式下,所有的分布式电源只向内部负荷供电,所需电能的缺额由电网提供。从电网的角度来看,微网就像一个电网的可控负荷。这样,微网的接入不需要对目前的电网结构和管理系统进行很大的变动和改革。 本文对并网和孤岛之间的过渡进行了研究。通过对PSCAD/EMTDC的仿真研究,对过渡过程的电压和频率波动进行了详细分析,提出了微网安全可靠并网的条件。本文的研究还表明,通过对分布式电源和储能装置的有效控制,微网能够在并网和孤岛的过渡过程中保持稳定运行,而且能在分布式电源启动和负荷增减的情况下继续提供高质量的电能。 微网的长期可靠运行,除了分布式电源的控制以外,微网的整体管理十分重要。针对我国电网研究的特点,提出了模块化的微网管理系统方案。对微网的控制和管理系统进行了分析说明。


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