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微网多目标优化运行及控制策略研究

作　者: 崔明勇
导　师: 艾欣
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 微网多目标优化运行环流抑制功率共享并网逆变器分布式发电
分类号: TM464
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着化石能源的日渐枯竭以及环境污染的日益严重,为了满足日益增长的电力负荷需求,必须充分利用各地丰富的清洁和可再生能源,大力发展分布式发电技术,并将分布式发电供能系统以微网形式接入到大电网并网运行,与大电网互为支撑。由于分布式发电(Distributed generation, DG)具有间歇性、复杂性、多样性、不稳定性的特点,如何优化调度各种分布式发电以保证微网的经济运行,多台DG并联运行时如何抑制环流、合理进行功率分配,以及如何实现分布式发电的并网运行,成为了现代电力工业技术领域新的研究热点。本文针对这些问题进行了深入研究,主要的研究内容如下：(1)考虑到太阳能光伏发电、风力发电的不可调度性,以及其它不同类型、容量的分布式发电所消耗的燃料、效率、运行和维护费用、温室气体的排放水平,建立了综合考虑发电成本与排放成本的微网环保经济运行数学模型。(2)为了满足电力负荷需求,并实现微网的低碳优化运行,综合考虑分布式发电接入前后系统的总线路损耗、节点电压偏差、发电成本、CO2排放量,建立了微网多目标低碳优化运行的数学模型。(3)自治微网中,多台DG并联运行时会在各DG间产生环流。在介绍环流危害及常用的环流抑制措施后,提出了基于主从控制的等电压、等电流、等功率、混合式4种环流抑制策略。仿真结果表明这4种策略均能很好地抑制环流,其中等电流策略效果最佳,等功率与混合式策略次之,等电压策略稍差。(4)为实现自治微网中多台DG的并联运行,满足负载需求、快速响应负载变化以及系统的稳定运行,必须在各DG间合理分配功率。在分析PQ控制与下垂控制的基础上,针对低压自治微网特殊的阻抗特性,提出了基于反下垂控制的功率共享控制策略,实现了各DG间更精准、快速的功率共享控制。(5)分析了常规的并网逆变器直接输出电流控制方法的局限性,结合LCL型三相并网逆变器的数学模型,提出了LCL型并网逆变器的输入-输出反馈线性化控制方法。仿真结果表明该方法可实现逆变器的并网运行,且动态响应快,稳态误差小,无需附加阻尼电阻以保证系统稳定运行。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-15
第1章绪论  15-29
  1.1 课题研究的背景与意义  15-16
  1.2 分布式发电技术与微网发展概况  16-22
    1.2.1 分布式发电技术发展概况  16-17
    1.2.2 微网发展概况  17-22
  1.3 国内外研究动态  22-27
    1.3.1 微网环保经济运行的研究  22-23
    1.3.2 微网低碳电力调度的研究  23-24
    1.3.3 微网环流抑制策略研究  24-25
    1.3.4 微网功率共享控制策略研究  25-26
    1.3.5 逆变器并网控制研究  26-27
  1.4 本课题的主要研究内容  27-29
第2章微网环保经济运行研究  29-50
  2.1 引言  29
  2.2 分布式发电和储能  29-41
    2.2.1 光伏发电  30-32
    2.2.2 风力发电  32-35
    2.2.3 微型燃气轮机  35-36
    2.2.4 燃料电池  36-38
    2.2.5 燃气轮机  38-39
    2.2.6 储能装置  39-41
  2.3 微网环保经济运行的数学模型  41-42
    2.3.1 目标函数  41
    2.3.2 等式约束  41-42
    2.3.3 不等式约束  42
  2.4 混沌蚁群算法  42-45
    2.4.1 蚁群算法  42
    2.4.2 混沌优化算法  42
    2.4.3 混沌蚁群算法  42-43
    2.4.4 基于混沌蚁群算法的微网环保经济运行  43-45
  2.5 算例分析  45-49
    2.5.1 微网结构与参数  45-47
    2.5.2 优化结果  47-49
  2.6 本章小结  49-50
第3章微网多目标低碳电力调度研究  50-60
  3.1 引言  50-51
  3.2 微网多目标低碳电力调度模型  51-53
    3.2.1 目标函数  51-53
    3.2.2 等式约束  53
    3.2.3 不等式约束  53
  3.3 算例分析  53-56
    3.3.1 微网  53
    3.3.2 相关参数  53-56
  3.4 仿真结果  56-59
    3.4.1 等权重调度  56-57
    3.4.2 低碳电力调度  57-59
  3.5 本章小结  59-60
第4章多DG自治微网环流抑制策略研究  60-72
  4.1 引言  60
  4.2 环流产生原理及抑制措施  60-62
    4.2.1 环流产生原理  60-62
    4.2.2 环流抑制措施  62
  4.3 基于主从控制策略的环流抑制  62-67
    4.3.1 主从控制策略  62-63
    4.3.2 参考电压控制  63-64
    4.3.3 等电压抑制策略  64-65
    4.3.4 等电流抑制策略  65
    4.3.5 等功率抑制策略  65
    4.3.6 混合式抑制策略  65-67
  4.4 逆变器控制  67
  4.5 仿真结果与分析  67-71
    4.5.1 自治微网参数  67-68
    4.5.2 各种环流抑制策略的效果与分析  68-71
  4.6 本章小结  71-72
第5章低压自治微网功率共享控制策略研究  72-83
  5.1 引言  72
  5.2 传统自治微网功率共享控制策略  72-78
    5.2.1 PQ控制  72-73
    5.2.2 下垂控制  73-78
  5.3 基于反下垂控制的低压自治微网功率共享控制  78-79
    5.3.1 低压自治微网  78
    5.3.2 反下垂控制  78-79
  5.4 仿真结果  79-82
    5.4.1 自治微网参数  80
    5.4.2 仿真结果分析  80-82
  5.5 本章小结  82-83
第6章并网逆变器输入-输出反馈线性化控制  83-99
  6.1 引言  83-84
  6.2 输入-输出反馈线性化控制技术  84-89
    6.2.1 非线性控制系统的发展  84-85
    6.2.2 反馈线性化技术  85
    6.2.3 输入-输出反馈线性化  85-89
  6.3 基于LCL滤波器的并网逆变器模型  89-93
    6.3.1 系统模型  89-91
    6.3.2 LCL滤波器  91
    6.3.3 稳定性分析  91-93
  6.4 输入-输出反馈线性化控制设计  93-95
    6.4.1 输入-输出反馈控制设计  93-94
    6.4.2 跟踪控制设计  94-95
  6.5 仿真结果分析  95-97
  6.6 本章小结  97-99
第7章结论与展望  99-101
  7.1 论文的主要工作与成果  99-100
  7.2 论文工作的展望  100-101
参考文献  101-109
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  109-111
攻读博士学位期间参加的科研工作  111-112
致谢  112-113
作者简介  113

微网多目标优化运行及控制策略研究

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