直流微电网能量优化控制研究

最近几年,世界范围内连续发生了几次造成重大影响的停电事故,这充分地暴露了大电网的脆弱性。分布式发电(Distributed Generation, DG)的种种优势使其得以成为电力系统的发展趋势之一,但它还存在许多问题,如单机接入成本较高、控制难度较大等。为了减小DG对大电网的冲击,需要在使用时对DG进行限制或隔离等处理,因此DG效能的充分发挥受到了严重的限制。研究人员提出了微电网这一概念,希望以此来协调大电网与DG之间的冲突、充分利用DG。 微电网通过将微电源、负荷、储能设备和控制装置整合起来,形成可控、独立的供电系统,充分利用系统中的DG,其运行模式灵活,但控制策略上有较高要求。微电网具有双重作用,对大型电力网络来说,它被当做一个以数秒速度响应外部网络能量需求的可控单元；另一方面,从用户角度来说,微电网可以满足不同用户对电能的特殊需求,提供多样化的电能。 本文研究了DG最大功率点跟踪、蓄电池双向DC/DC变换器控制以及直流母线能量优化控制三个方面。主要工作有： 1、基于风力发电Matlab仿真模型,分析了风力发电机的输出特性,并采用占空比扰动法实现了风力发电的最大功率跟随。 2、基于光伏电池Matlab仿真模型,仿真验证该模型可以准确地模拟光伏电池的输出特性。提出一种基于功率预测的变步长扰动最大功率点跟踪方法,并仿真验证其有效性。 3、基于蓄电池充放电Matlab仿真模型,仿真验证双向DC/DC变换器充放电控制策略。 4、提出了一种直流母线能量的优化利用方法,通过协调控制各微源工作在最大功率点跟踪模式或母线电压跟踪模式来提高母线能量利用效率,以风光联合发电系统为例进行了仿真验证,并与各微源独立进行最大功率点跟踪对比,验证了该方法的有效性。