含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制技術研究.pdf

1、隨著政策支持和技術進步，可再生能源發(fā)電，特別是風力發(fā)電和光伏發(fā)電，得到了快速發(fā)展。分布式發(fā)電和微電網(wǎng)是可再生能源利用的重要形式。分布式發(fā)電，特別是組成微電網(wǎng)，在避免可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)對現(xiàn)有電網(wǎng)一些負面影響的同時，在提高供電可靠性、改善電能質量等方面可發(fā)揮積極作用。微電網(wǎng)具有獨立可控、運行模式靈活、可有效調節(jié)分布式可再生能源發(fā)電等特點，所以分布式可再生能源利用并進而采用微電網(wǎng)實現(xiàn)可再生能源的高效利用具有重要的現(xiàn)實意義。
　　由

2、于微電網(wǎng)中可能含有間歇性、隨機性可再生能源發(fā)電，微電網(wǎng)并網(wǎng)運行或孤網(wǎng)運行時存在功率波動問題。微電網(wǎng)接有敏感負荷時，主電網(wǎng)異常情況下，需要保證敏感負荷的連續(xù)供電。另外，孤網(wǎng)運行時微網(wǎng)內的微電源需要有參考電壓源的支撐才能正常運行。上述問題的表現(xiàn)形式不同，但問題的解決都依賴于能量的平衡控制，儲能技術是實現(xiàn)能量平衡，保證微電網(wǎng)正常運行的重要手段。儲能在微電網(wǎng)中的應用需要解決一些關鍵技術問題，如關系到微電網(wǎng)經(jīng)濟性的儲能容量配置，儲能抑制功率波動的

3、控制策略，儲能在微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時作為支撐電壓源的控制策略，儲能在并網(wǎng)/孤網(wǎng)雙模式切換時作為支點的控制策略等。對于上述這些關鍵技術問題的研究工作構成了本文的主要內容。
　　本文首先分析了在含光伏電源的微電網(wǎng)中儲能配置方案，根據(jù)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)功率交換關系，得出儲能抑制功率波動，穩(wěn)定微電網(wǎng)和主電網(wǎng)交換功率的關系表達式?；谖㈦娋W(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率可控的思想，提出了考慮光伏電源預測誤差和負荷短期預測誤差的微電網(wǎng)儲能容量配置方法。通過對光伏電

4、源和負荷短期預測誤差的分布特性研究，得出儲能配置功率符合正態(tài)分布，根據(jù)正態(tài)分布方差的性質，分析比較得出儲能集中配置比分散配置具有更好的經(jīng)濟性。利用區(qū)間估計的方法計算出在一定置信水平下微電網(wǎng)中儲能功率配置的區(qū)間，進而根據(jù)隨機過程理論和功率與容量的關系得出了儲能容量配置的參考區(qū)間。將該方法用于了實際儲能系統(tǒng)的容量配置，并在含光伏電源的微電網(wǎng)中應用所配置的儲能系統(tǒng)對功率波動進行抑制。
　　在對微電網(wǎng)中儲能容量配置方法研究的基礎上，設計了

5、包含光伏電源和儲能的微電網(wǎng)系統(tǒng)，此系統(tǒng)內儲能裝置被稱為穩(wěn)定控制器，優(yōu)化了穩(wěn)定控制器的主電路參數(shù)。針對儲能選用的鋰離子電池，在分析了其內阻對電池的放電特性影響的基礎上，提出了從電動汽車上替換下的動力鋰電池用于儲能時的拓撲結構和控制策略，并根據(jù)本文提出的容量配置方法對穩(wěn)定控制器儲能容量進行了配置。在完成主電路設計之后，設計并實現(xiàn)了穩(wěn)定控制器的信號采集處理、控制系統(tǒng)以及微電網(wǎng)監(jiān)控中心。
　　根據(jù)微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤網(wǎng)運行時的功能，分析了微電網(wǎng)

6、并網(wǎng)運行的PQ解耦控制策略和孤網(wǎng)V-f控制策略以及并網(wǎng)/孤網(wǎng)雙模式切換的控制策略，提出了基于給定正弦表參考的穩(wěn)定控制器的控制策略，該控制策略可以實現(xiàn)在并網(wǎng)PQ解耦控制或孤網(wǎng)V-f控制方式下，對參考調制波進行狀態(tài)更新，在需要雙模式切換時可以根據(jù)參考調制波當前時刻的狀態(tài)無縫切換至另一種運行模式。通過軟件仿真驗證了該控制策略在微電網(wǎng)實現(xiàn)上述三種運行模式控制的有效性。將此控制策略用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制器中，通過運行模式控制實驗，驗證了控制策略

7、在實際應用中的可行性。
　　微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時穩(wěn)定控制器與光伏電源并聯(lián)運行，通過分析光伏出力突變以及負荷突變引起穩(wěn)定控制器等效連接電抗的電壓波動，給出了穩(wěn)定控制器輸出（吸收）功率和電壓波動關系，結合光伏電源并網(wǎng)對接入點參考電壓的幅值約束，分析了穩(wěn)定控制器為了維持光伏電源接入點處的電壓穩(wěn)定所需提供的功率，同時分析了穩(wěn)定控制器控制公共連接點電壓穩(wěn)定時的動態(tài)響應的影響因素，給出降低動態(tài)響應影響的措施。分析結果對穩(wěn)定控制器等效連接電抗的設計