微网多目标优化运行及控制策略研究

随着化石能源的日渐枯竭以及环境污染的日益严重,为了满足日益增长的电力负荷需求,必须充分利用各地丰富的清洁和可再生能源,大力发展分布式发电技术,并将分布式发电供能系统以微网形式接入到大电网并网运行,与大电网互为支撑。由于分布式发电(Distributed generation, DG)具有间歇性、复杂性、多样性、不稳定性的特点,如何优化调度各种分布式发电以保证微网的经济运行,多台DG并联运行时如何抑制环流、合理进行功率分配,以及如何实现分布式发电的并网运行,成为了现代电力工业技术领域新的研究热点。本文针对这些问题进行了深入研究,主要的研究内容如下： (1)考虑到太阳能光伏发电、风力发电的不可调度性,以及其它不同类型、容量的分布式发电所消耗的燃料、效率、运行和维护费用、温室气体的排放水平,建立了综合考虑发电成本与排放成本的微网环保经济运行数学模型。 (2)为了满足电力负荷需求,并实现微网的低碳优化运行,综合考虑分布式发电接入前后系统的总线路损耗、节点电压偏差、发电成本、CO2排放量,建立了微网多目标低碳优化运行的数学模型。 (3)自治微网中,多台DG并联运行时会在各DG间产生环流。在介绍环流危害及常用的环流抑制措施后,提出了基于主从控制的等电压、等电流、等功率、混合式4种环流抑制策略。仿真结果表明这4种策略均能很好地抑制环流,其中等电流策略效果最佳,等功率与混合式策略次之,等电压策略稍差。 (4)为实现自治微网中多台DG的并联运行,满足负载需求、快速响应负载变化以及系统的稳定运行,必须在各DG间合理分配功率。在分析PQ控制与下垂控制的基础上,针对低压自治微网特殊的阻抗特性,提出了基于反下垂控制的功率共享控制策略,实现了各DG间更精准、快速的功率共享控制。 (5)分析了常规的并网逆变器直接输出电流控制方法的局限性,结合LCL型三相并网逆变器的数学模型,提出了LCL型并网逆变器的输入-输出反馈线性化控制方法。仿真结果表明该方法可实现逆变器的并网运行,且动态响应快,稳态误差小,无需附加阻尼电阻以保证系统稳定运行。