独立运行模式下微电网的能量管理与协调控制策略研究

微电网将分布式发电装置、负荷、储能以及监控保护装置有机结合接入中低压配电系统,是分布式电源大规模接入电网的主要形式。在主网计划停电期间,微电网须由并网运行模式转为独立运行模式,当分布式电源和储能装置容量有限时,如何保证微电网的稳定、可靠运行是亟需解决的关键问题。本文对并网型微电网的拓扑结构、运行控制策略及其在独立运行模式下的能量管理与优化调度等问题进行了深入研究,改进了独立运行模式下微电网的能量管理策略,为微电网的优化运行和提升可靠性提供了理论依据和技术支撑。研究了微电网的结构、运行模式及控制策略,建立了光伏发电和储能系统仿真模型。为更好地适应不同电压等级和容量的分布式电源的并网仿真需求,提出了一种适用于并网型分布式电源仿真模型的功率变换方法,以某标称并网电压和功率的标准微电源仿真模型为基础,在其并网侧加入功率变换模块,可以得到任意并网电压和并网功率的微电源仿真模型。基于上述元件模型,建立了对等控制方式下的光储微电网的离线和实时仿真模型,仿真验证了微电网模型及其运行控制策略的正确性。提出了基于剩余电量预估的微电网切负荷策略。对微电网独立运行期间,不断预测微电网的剩余电量,按照负荷的重要等级,适时切除次重要的负荷,确保网内重要负荷持续供电。在此基础上,以尽可能延长所有负荷供电时间为目标,对切负荷策略中的负荷投切时刻进行优化,形成了面向负荷供电可靠性的微电网最优切负荷策略。提出了考虑需求侧响应的微电网负荷平移策略。对独立运行模式下的并网型微电网,同时考虑整个孤岛时段微电网发电量与用电量的供需平衡及实时功率平衡,对储能电量进行预估,结合需求侧响应技术,对微电网中可平移负荷的运行时段进行优化,将发电量不足时段的可平移负荷优化平移至发电量充足时段,有效提高了微电网供电可靠性及可再生能源利用率。提出了基于滚动预估和反馈校正的微电网分层协调调度策略。由于微电网调度策略的准确性受可再生能源发电功率预测误差的影响,而预测精度随时间尺度减小而提高,该策略以储能电量和功率的滚动预估为基础,对微电网实行“日前粗调+日内细调+实时微调”的滚动优化调度,并以储能功率和电量实测值为反馈信息,对调度策略进行反复校正,使调度结果更符合实际运行情况。采用典型的光储微电网结构,对上述独立运行模式下微电网的能量管理及优化调度策略在多场景下进行了仿真分析,结果表明论文所提策略是正确有效的,应用这些策略可显著提高微电网在独立运行模式下的供电可靠性和光伏发电的利用率。