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多能互补独立电力系统控制策略及动态仿真分析

作　者: 孟涛
导　师: 艾欣; 申洪
学　校: 华北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏电站储能控制多能互补 PQ下垂
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

因地制宜地充分利用可再生能源,如水力、风力、太阳能等资源,形成多种能源互相补充的小型独立电力系统,对解决海岛、偏远农村等无电区的供电问题,具有重要意义。和传统小水电、微水电、柴油机等单一电源的离网供电相比,这种供电方式具有较高的供电可靠性；与电网延伸相比,又具有较强的经济性。其可以实现资源互补和时序互补,具有良好的社会效益,是未来无电区供电问题解决方式的发展趋势,符合世界范围内智能电网发展和新能源利用的潮流。本文研究了多能互补独立电力系统的基本概念、组成结构、分类方式及运行方式,并针对适用于西藏阿里地区的一类光、水、储(柴)互补独立电力系统进行具体的运行方式分析和仿真研究。文中研究了光伏电池的基本原理、最大功率跟踪控制及逆变器控制,提出了适用于小容量独立电网中光伏电站储能装置的改进PQ下垂控制及两种功率外环控制策略,并利用DIgS ILENT/PowerFatory软件对光伏电池、储能装置、柴油机、水轮机等组成部分进行数学建模和仿真建模,通过几个算例仿真,对比研究了无储能及新型储能控制策略下独立系统的动态响应,研究了储能Vf响应控制策略下光伏电站独立支撑电网时的系统稳定性。仿真结果表明,储能装置的新型控制策略对维持多能互补独立电力系统稳定运行和系统频率具有重要作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题的研究背景及意义  9-12
    1.1.1 我国一些偏远地区无电问题现状  9-10
    1.1.2 解决偏远地区无电问题几种可行方案  10-12
  1.2 多能互补独立电力系统国内外研究和实践现状  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
第2章多能互补独立电力系统概述及运行方式分析  15-23
  2.1 多能互补独立电力系统分类  15-17
    2.1.1 按系统总线类型分类  15
    2.1.2 按互补电源的组成形式分类  15-17
  2.2 西藏阿里地区光水储(柴)互补独立电力系统运行策略分析  17-22
    2.2.1 西藏阿里地区电力负荷及供电状况  17
    2.2.2 阿里地区光水资源互补特性研究  17-20
    2.2.3 光水储(柴)互补独立电力系统运行方式的选择  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章光水储(柴)互补独立系统建模及控制策略  23-36
  3.1 光伏电池建模  23-27
    3.1.1 光伏电池基本原理  23-24
    3.1.2 光伏电池的最大功率跟踪控制  24-25
    3.1.3 光伏电池的逆变器控制  25-27
  3.2 储能系统建模  27-33
    3.2.1 储能形式的分类  27-28
    3.2.2 电池储能系统的建模  28-29
    3.2.3 电池储能系统的新型逆变器控制策略  29-33
  3.3 水轮发电机、柴油发电机、负荷等模型  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章光水储(柴)互补独立电网动态仿真分析  36-46
  4.1 无储能装置时光水柴互补独立电网频率动态响应分析  36-40
    4.1.1 光照幅照度剧烈变化下的电网动态响应  36-38
    4.1.2 大容量设备启停下的电网动态响应  38-40
  4.2 两种储能装置功率外环控制策略下独立电网动态特性  40-42
    4.2.1 光照幅照度剧烈变化下的电网动态响应  40-41
    4.2.2 大容量设备启停下的电网动态响应  41-42
  4.3 储能Vf功率外环控制策略下的独立电网运行  42-45
    4.3.1 同步机退出运行时的电网动态响应  42-44
    4.3.2 光伏电站独立运行时副照度剧烈变化下的电网动态响应  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章结论与展望  46-48
  5.1 结论  46
  5.2 展望  46-48
参考文献  48-51
攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的论文  51-52
致谢  52

多能互补独立电力系统控制策略及动态仿真分析

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