含多种分布式电源的微电网建模与控制研究

随着能源危机的不断加深和环境污染的日趋严重，世界各国开始关注环保、高效和灵活的分布式发电技术。但是，分布式电源（如风电）功率输出受自然环境制约，具有随机性和间歇性等特点，对大电网的安全稳定运行带来一定的负面影响。而微电网是一种能协调分布式电源与大电网间的矛盾，充分发挥分布式电源价值的可行性方案。 微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，具有并网与孤岛两种运行模式，能提高负荷侧的供电可靠性。为保证微电网安全稳定运行，需要有快速有效的控制策略。论文以分布式电源数学模型为基础，结合其发电特性，对并网与孤岛两种模式下的控制方案进行了研究。 首先，从定义、结构、特点和发展趋势等方面对微电网进行了概述，指出了本课题研究的背景和意义。 接着，详细分析了小水电和双馈感应风力发电的发电原理、结构和数学模型，阐述了储能装置在微电网中的作用，系统描述了超级电容储能装置的结构组成、运行模式和主要特点，并建立了各组成部分的数学模型，为后续控制策略的设计和分析提供理论基础。参照国内外微电网结构，结合分布式电源的特点，提出了本文将要研究的微电网的拓扑结构。 然后，介绍了三种典型的分布式电源控制原理和三种微电网综合控制策略，确定了本文将采取的综合控制策略，即主从控制，超级电容作为主控制单元，其他作为从控制单元。根据综合控制策略的要求，基于前述数学模型，设计了各分布式电源和超级电容储能系统的控制器。 最后，基于Matlab/Simulink环境，搭建了微电网仿真模型，给出了系统参数。在并网与孤岛两种模式下，对微电网进行了仿真测试，分析了各控制器的效果。另外，还分析了负荷突然投入时微电网的暂态响应。仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性。