微网系统多能互补协调控制研究

目前，集中式发电、远距离输电的互联系统是我国电力系统的主要形式。然而随着低碳经济和智能电网概念的提出，接近用户侧、环境友好型的分布式发电受到越来越多的关注。分布式发电能够充分利用风能、太阳能等清洁能源。同时，由于新能源发电出力的波动性，分布式电源的大规模并网会给电网带来很多不利的影响。微网是解决多分布式电源并网运行问题的一种有效方式。微网具有孤岛和并网两种运行方式，在并网模式下可根据能量的流动性等效为电网的一个单一电源或者负荷。微网中的多分布式电源和多运行方式并存的状况使得微网系统的控制策略变得复杂，也成为微网问题的研究热点之一。本文主要研究微网系统在多分布式电源和多运行方式的情况下维持系统能量平衡和频率、电压稳定的控制策略。 首先，对微电源的种类、控制方法和微网总体的控制策略进行了归纳分析。微电源方面，突出其常采用电力电子接口这一共性的同时，还强调了不同微电源控制特性的差异。微网方面，各微电源的控制是基础，分层控制用以形成微网的整体控制方式。 然后，提出微网系统内多能互补和调频、调压的控制策略。针对风力发电和储能单元，结合目前的以平抑风电输出波动和稳定风储输出总量为目标的两种互补策略，设计了以稳定发电功率总量为目标的风储互补控制策略。针对微网系统调频调压问题，提出了相应的暂态调压和孤岛调频策略。暂态调压策略以满足并网规定和分布式电源低压穿越为目标，利用逆变器接口的灵活性，设计了适用于故障暂态的动态电压支撑控制策略。孤岛调频策略以满足微网孤岛运行频率稳定为目标，设计了多级调频控制策略，包括储能电池的下垂控制策略、微型燃气轮机的无差调频控制策略和和具备机组减发和切负荷功能的微网中央控制器。 最后，在DIgSILENT中搭建了含多分布式电源的微网模型。在多个情形下仿真分析了所提出的互补控制策略和调压调频控制策略。仿真结果显示，本文所提出的微网系统协调互补控制策略具有可行性和优越性。