微网稳定性仿真系统开发中的若干问题研究

在当今能源需求与环境保护的双重压力下，国际能源界已将更多目光投向了分布式发电技术的相关研究领域。随着分布式电源渗透率的增加，分布式发电系统对大电网也带来一系列的影响，解决分布式电源对电网影响的一种有效方式就是将其组成微网。当大量分布式发电系统以微网形式接入到大电网后，微网与大电网之间的相互作用将十分复杂，而对于这种影响的分析则需要一些新的方法为基础。本文围绕微网的稳定性仿真展开研究工作，主要工作归纳如下： 在微网建模方面，提出了一种电力电子装置控制系统的通用控制结构。将控制部分分为外环和内环两个通用模块，模块内含有模式控制开关，通过改变这些开关的状态，可使外环分别实现功率控制、电压控制、下垂控制及恒压/恒频控制，而内环则可实现电流控制。该模型可以表征一大类不同的电力电子并网装置的控制系统结构及控制策略，适合基于面向对象建模的分布式发电系统仿真软件的开发。 在微网稳态计算方面，提出了含分布式电源的微网交直流混合潮流计算方法。建立了换流器的稳态潮流模型以及分布式电源的新型节点类型，并研究了各种类型的节点在配电网潮流中的处理方式，设计了含分布式电源的微网交直流混合潮流计算流程。在潮流计算的基础上，针对各种分布式电源模型开发了其初始化算法，在开发用户自定义仿真程序的基础上，提出了基于交叉链表的初值平衡算法，有效的解决了用户自定义模型初值平衡点的自动求取问题。 在微网稳定性仿真算法方面，提出了一种适用于分布式发电系统的显式-隐式混合积分算法。分布式发电系统中电力电子元件具有较快的动态特性，而分布式电源本身如燃料电池、风机、微型燃气轮机、蓄电池等动态响应较慢，根据这一特性设计了算法的划分原则，针对快动态电力电子元件采用隐式积分算法，针对慢动态分布式电源采用显式积分算法，同时兼顾了显式积分算法计算速度快，隐式积分算法数值稳定性好的优点，且对微网变结构操作具有较好的适应性。s 最后以我国实际中、低压配电网为背景，设计了一个典型的中压微网和低压微网算例系统，在商业仿真平台上对该算例系统的合理性进行了相关测试，基于该算例对本文模型与算法进行了相关的仿真测试，仿真结果验证了模型及算法的正确性与有效性。