含多种分布式电源和储能的低压微网系统的暂态建模与仿真

目前,常见的分布式发电技术主要包括风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池发电和微型燃气轮机发电等。随着分布式发电技术研究的深入,各种分布式电源除了作为集中式电网的补充接入大电网供电之外,还可以形成一个微电网作为独立的供电单元存在。微电网将分布式电源、储能、负荷和各种控制器有机结合,既可以高效地利用各种电源发电,又具有较高的灵活性,是未来电力系统发展的战略目标之一。 暂态建模和仿真是研究微网系统动态特性的重要手段之一。微网系统的暂态建模要求对微网中各个分布式电源、储能和控制器详细建模,并能够精确地模拟电力电子开关器件的动作。微网系统的暂态仿真主要用于研究微网系统中的各种动态过程,如故障分析、电能质量分析、不同运行方式下的控制等,它是用于捕捉系统中的快动态过程,需要采用详细的元件模型和小仿真步长以得到精确的仿真结果。由于微网中的分布式电源类型多样,既包括如光伏、燃料电池等静止型电源,又包括如微型燃气轮机等旋转型电源,并且系统中涉及大量电力电子器件和多重能量转换,因此,微网系统的暂态建模和仿真是一项十分精细而复杂的工作。 针对以上问题,本文首先基于各种分布式电源的详细数学模型,利用MA- TLAB/Simulink和EMTDC/PSCAD两种仿真软件对光伏并网发电系统、蓄电池储能、燃料电池并网发电系统和微型燃气轮机并网发电系统建立暂态模型,并对每种分布式发电系统进行不同场景下的仿真测试;然后,将各种分布式发电子系统接入欧盟低压配网形成一个完整的含多种分布式电源和储能的低压微网系统;最后,对该微网系统进行稳态运行仿真和短路故障仿真,测试整个系统的动、静特性。通过不同的仿真测试,本文验证了各种分布式电源和微网系统建模的可行性以及控制方法的有效性。