微电网电压控制与无功分配策略研究

全球能源危机与环境问题愈发严重促进了分布式可再生能源的快速发展,为解决好电网和分布式电源的矛盾,充分挖掘分布式能源为电网和用户带来的价值与效益,具有灵活运行方式的微电网技术应运而生。本文基于现阶段微电网协调控制领域研究现状的介绍与分析,针对微电网协调控制中电压控制与无功分配问题,分别从单个微源、多微源组成的微电网、多微电网系统三个层次展开研究,本文主要研究内容如下：首先,针对逆变型微源介绍了三种常见的并网控制策略：PQ控制、V/f控制以及下垂控制；分析了微电网典型运行方式(对等和主从)下的无功电压调节方法,并从单个微源和多微源协调两个方面讲述了微源无功调节特点及现有的调节方法,其中多微源协调无功控制从依赖通信和不依赖通信两个角度分类分析并进行优劣比较。接着,在单个微源并网电压与无功控制层面,以光伏发电系统为例从两个角度研究改进方法。从控制策略改进的角度,分析了传统光伏并网电压和无功控制策略,并提出了一种改进的微源并网电压控制方法,可以消除光伏有功功率输出对并网点电压的提升,实现动态无功支撑；从拓扑结构改进的角度,设计了一种兼具无功补偿和并网电压质量控制的微源并网拓扑结构,提出了一种基于逆变器动态剩余容量的无功分配策略,并设计了并联逆变器和串联逆变器的控制方法。分别通过PSCAD/EMTDC仿真分析验证了所提两种改进方法的有效性。接着,针对不依赖通信的微电网对等控制模式,分析了基于下垂控制策略的多微源并联时的电压/无功下垂特性,提出了一种基于复合虚拟阻抗与自适应下垂系数的下垂控制策略,在下垂系数中加入有功和无功输出量反馈,该方法能够较好的改善多微源间的无功分配精度,且有较小的电压偏差,分别通过小信号稳定性分析与时域仿真验证了所提策略的稳定性和有效性。最后,针对依赖通信的多微电网系统协调控制,利用多微电网系统中心控制器(MMGCC)实现微源高渗透率下的多微电网之间的功率约束与分配,提出了一种基于电压灵敏度分析的多微电网系统中微源出力在线调控策略,同时可以实现系统中的电压调节。建立了微源自动发电控制优化模型,并通过改进的免疫双态粒子群算法求解该模型,对多微电网系统中微源的有功无功输出进行在线优化控制。在联合仿真平台上对实际案例进行仿真,验证了该方法的有效性。