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孤立微电网系统运行与控制策略研究

赵思雯  
【摘要】:我国大力支持低碳绿色环保电力行业的发展。风电与光伏等新能源的技术开发与应用对未来电力行业发展的趋势有着重大意义。对于一些偏远地区来说,输配电系统的投资较大,维护困难,供电可靠性较差。一旦出现某些小的扰动或者故障时,会导致某些电网的崩溃,造成不可预估的损失。孤立微电网系统作为风光储联合发电系统的有效利用形式,能够及时采用当地分布式能源,安装地点灵活,绿色环保无污染,且能就近为负荷供电,资源丰富。由于孤立微电网的优势明显,国内外广大学者都积极关注并进行研究分析。孤立微电网已成为近年来发展迅速的新型供电模式。孤立微电网综合利用国家大力推崇的绿色环保的清洁可再生能源,是未来应用发展的主要形式。如今,涉及到孤立微电网系统的研究多数为实验验证,对于系统的理论分析研究还比较匮乏,有些问题仍需要深入研究和完善。因此,本文以孤立微电网系统的运行与协调控制策略作为探究重点,进行孤立微电网系统的理论分析研究。主要的研究工作如下:(1)对孤立微电网系统的典型结构进行了综述,对孤立微电网系统的运行与控制的关键方法进行了分析,并对孤立微电网系统的未来研究方向进行展望和总结。(2)搭建光伏发电系统、风力发电系统以及储能系统的孤立微电网系统模型并进行仿真分析。本章控制策略采用主从控制,光伏发电系统和风电系统作为从电源,采用PQ控制策略,储能系统作为主电源,采用V/f控制策略。(3)基于多智能体技术,提出了多层次的孤立微电网系统的协调控制策略。针对功率不平衡运行工况,转换控制模式,通过上层集中协调控制和下层分散协调控制,实现孤立微电网系统实时功率平衡,故障下紧急功率控制和稳定运行状态下的能量优化等多级功率平衡控制,保证孤立微电网系统的协调运行。(4)基于多智能体技术的多层次孤立微电网系统的协调控制策略,利用Matlab/Simulink软件在失负荷和变风速不同工况下对两种控制策略进行仿真,验证了本文提出的协调控制策略的有效性。(5)在微电网实验室中进行并离网实验,大电网进行操作成为孤立微电网,通过对电压仿真分析,验证孤立微电网系统的运行稳定性。本课题的研究成果可为孤立微电网系统运行和协调控制等问题的研究提供关键技术及实践依据。


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