分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)仿真方法研究.pdf

1、暫態(tài)仿真是認(rèn)知分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)中快動態(tài)過程的重要手段,也是揭示系統(tǒng)中各種暫態(tài)相關(guān)問題的基礎(chǔ),實現(xiàn)分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)仿真具有十分重要的理論意義與工程應(yīng)用價值。論文圍繞仿真程序的建模能力、計算求解的數(shù)值精度及仿真計算的速度與效率三個方面開展工作,研究適用于分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)仿真的相關(guān)模型與仿真方法,提出了基于節(jié)點分析的暫態(tài)仿真的基本框架,設(shè)計并實現(xiàn)了暫態(tài)仿真程序。論文具體工作如下:
　　 (1)結(jié)合系統(tǒng)的建模需求,提出了

2、擴展暫態(tài)仿真程序建模能力的方法,包括:采用增廣改進節(jié)點方程擴展了電氣系統(tǒng)的建模能力;提出并實現(xiàn)了基于自動微分技術(shù)的靜態(tài)非線性特性元件暫態(tài)仿真建模方法,特別適于各種具有復(fù)雜靜態(tài)非線性特性的分布式電源及儲能元件的建模。算例表明暫態(tài)仿真程序提供了充分的系統(tǒng)底層建模能力,能夠滿足分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)仿真的建模需求。
　　 (2)研究了改善暫態(tài)仿真程序計算求解精度的方法,包括:實現(xiàn)了基于牛頓法的控制系統(tǒng)精確求解:提出了一種用于電力電子電

3、路仿真的電氣系統(tǒng)插值算法。仿真算例的研究表明,基于文中提出的各種算法,程序具有較高的仿真計算精度與較好的數(shù)值穩(wěn)定性。
　　 (3)研究了提高暫態(tài)仿真程序計算速度與效率的方法,包括:采用偽牛頓法加快了控制系統(tǒng)的計算速度;提出了一種易于實現(xiàn)的電氣系統(tǒng)與控制系統(tǒng)并行求解策略;提出了一種改進的電氣系統(tǒng)與控制系統(tǒng)并行求解策略,改善了并行算法的計算精度;提出了基于自然解耦特性的控制系統(tǒng)并行求解策略,進一步加快了程序的計算求解速度。仿真算例表

4、明,綜合應(yīng)用文中提出的各種算法,基于并行實現(xiàn)的程序計算速度相對于單線程的串行程序最多可提高2倍以上。
　　 (4)基于本文開發(fā)的暫態(tài)仿真程序,選取典型的分布式電源及相應(yīng)的控制策略,實現(xiàn)了包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)及微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)的各種分布式發(fā)電系統(tǒng)的建模與暫態(tài)仿真,考察了它們在并網(wǎng)和獨立運行時出現(xiàn)環(huán)境條件改變、系統(tǒng)外部故障及功率輸出變化等各種擾動時系統(tǒng)的暫態(tài)過程;在上述工作基礎(chǔ)上,對含多種分布式電源的