直流微网中多微源协调运行与能量管理策略研究

随着国民经济的发展,一方面传统化石能源不能满足能源需求,另一方面能源的过度使用造成的环境污染问题又严重威胁着人类的生存和发展。分布式能源以微电网的形式并入大电网,降低了间歇性分布式电源对电网带来的不利影响,提高了供电可靠性和电能质量,成为解决能源问题的一条重要技术途径。微电网中直流微网不涉及频率、相位和无功功率问题,可控性和可靠性大大提高,更加适合分布式电源与负载的接入。本文对直流微网展开了相关研究。首先,本文介绍了直流微网内的微源、储能装置、变流器等的工作特性并分别建立了它们的数学建模,介绍了各个单元的相关控制策略,对所提数学模型和控制策略进行了仿真验证,为后面章节研究微源协调运行和系统能量管理技术打下基础。在了解微源特性及控制策略的基础上,本文接着关注微源协调控制,着重研究微源并联运行时的协调控制方法,重点分析了运用较广的直流下垂控制策略的基本原理及不足之处。针对下垂控制的不足,提出了基于电流跟踪的主从控制策略。分别在电流(功率)分配精度、电压质量、阻抗适应性三个方面将两种控制策略进行了详细比较,理论论证了主从控制在这三个方面的优势及主从控制的稳定性能。然后对所提控制策略进行了详细的仿真和实验,仿真和实验结果都证明了所提控制策略的正确性和有效性。在解决了微源并联运行问题后,本文最后从微网系统角度出发,以一种典型直流微网结构为研究对象,提出了基于直流微网运行性能优化的能量管理策略,将微网划分为3个大的运行模态和11个具体的工作模式。每个工作模式下系统各单元协调控制来实现微网的经济稳定运行。提出了每种工作模式下的功率界定标准并对几种典型模式切换进行了仿真研究,仿真结果表明所提运行策略的正确性和有效性。