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文檔簡介
1、光伏微電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的一種補充形式已經(jīng)慢慢顯現(xiàn),它的特點就是清潔無污染、沒有使用限量、不受地區(qū)的限制、日常的維護簡單。在近幾年實際使用中,光伏微電網(wǎng)正朝著大容量、分布式等方向發(fā)展,這就需要將光伏陣列組群,并同時配備多臺逆變器,在鄰近區(qū)域內(nèi)形成分布式發(fā)電。針對于光伏陣列組群、逆變器組群以及多微電網(wǎng)的群控管理,當(dāng)面臨外界條件變化時,會引發(fā)了一系列新的問題,例如:如何在光伏陣列的組群中進行功率尋優(yōu),如何面對光伏陣列組群與逆變器組群的功率協(xié)同,
2、如何解決各個逆變器之間的冗余切換,如何在鄰近區(qū)域內(nèi)的多個微網(wǎng)之間進行能量優(yōu)化調(diào)度。這幾個問題圍繞著光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)中的各個組件層面展開對群控策略及能量優(yōu)化方法的研究,本文主要的研究內(nèi)容如下:
(1)光伏陣列組群的功率跟蹤群控策略。由于光伏陣列上的局部陰影遮擋,在外界環(huán)境下經(jīng)常會發(fā)生,P-V曲線的形狀由單峰變成了多峰,這樣會引起常規(guī)的最大功率跟蹤算法無法適用。本文研究了標(biāo)準(zhǔn)的粒子群優(yōu)化算法,利用泛函分析推出粒子群收斂的約束條件,對
3、各種參數(shù)組合進行了Matlab仿真,驗證了收斂約束條件的正確性;接著在滿足收斂狀態(tài)下,研究粒子群算法中的隨機變量對粒子群尋優(yōu)軌跡的影響,得出了一種改進型的粒子群優(yōu)化算法,并運用到光伏陣列組群的功率尋優(yōu)進程中去。通過仿真建模及實驗,結(jié)果表明,當(dāng)光伏陣列組群遇到局部陰影遮擋,這種改進型的粒子群優(yōu)化算法可以迅速且精確地進行最大功率跟蹤。
(2)光伏陣列組群與逆變器組群的功率協(xié)同優(yōu)化群控策略。由于陰雨天等低光照情況下,會嚴(yán)重影響光伏面
4、板的輸出電量,常常會導(dǎo)致光伏陣列組群的輸出功率遠小于逆變器組群的額定功率,從而引起光電轉(zhuǎn)換效率大幅減少。研究中采用分布式光伏陣列及逆變器之間的組群控制方法,采用開關(guān)矩陣將光伏陣列組群與逆變器組群之間形成靈活的連接關(guān)系,形成一種新型的分布式光伏陣列組群與逆變器組群的拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時仔細描述了該拓撲網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)及工作機理。為配合該群控網(wǎng)絡(luò)的工作,提出了一種新型的自適應(yīng)聚類算法,來實現(xiàn)光伏陣列組群與逆變器組群之間的功率匹配對接。最后經(jīng)過仿
5、真分析及實驗驗證,結(jié)果表明,當(dāng)面對低光照等天氣情況下,該群控策略可以對光伏陣列組群與逆變器組群之間進行功率優(yōu)化匹配組合,從而大大增加了光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)整體的發(fā)電效率。
(3)面向逆變器組群的冗余切換群控策略。在含有多臺逆變器的微網(wǎng)中,傳統(tǒng)的下垂控制方法存在著輸出外特性較差的問題,而主從法的工作機理又完全依賴于主模塊,目前常用的這2種方法都不能真正實現(xiàn)多臺逆變器的冗余群控。針對這一情況,研究中設(shè)計了3層式的遞進控制管理,第1層對傳
6、統(tǒng)的下垂控制加以改進,在輸出電感處加入虛擬阻抗,將逆變器等效輸出阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)閮H由濾波電感值所決定,同時設(shè)計出一種穩(wěn)定性能較高的雙環(huán)式下垂控制器;第2層對并網(wǎng)進行同步控制,借鑒于頻率及幅值參考值的正反饋,采集公共連接點二側(cè)的電壓幅值和相位信息,對下垂控制過程中同時反饋同步調(diào)節(jié);第3層進行補償控制,結(jié)合補償傳遞函數(shù)的實現(xiàn)原理及下垂控制的結(jié)構(gòu),設(shè)計出針對電壓頻率與幅值的補償量模型,來補償在下垂控制過程中伴隨出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)誤差。最后經(jīng)過算例仿真及實驗
7、,結(jié)果表明,該類控制策略當(dāng)面對多臺逆變器在冗余切換的情況下,具有較好的穩(wěn)態(tài)以及動態(tài)性能,從真正意義上實現(xiàn)了逆變器組群的冗余群控管理。
(4)面向多微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量優(yōu)化方法。針對組織結(jié)構(gòu)松散、內(nèi)部動態(tài)耦合較強的多微電網(wǎng)系統(tǒng),研究了一種基于分布式預(yù)測控制的能量優(yōu)化方法,來解決微電網(wǎng)彼此之間的能量優(yōu)化調(diào)度問題。首先,根據(jù)微電網(wǎng)之間的能量流動特性,建立了多微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理模型、能量預(yù)測模型;其次,推出多微電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式預(yù)測控制算
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