一種直流微電網(wǎng)的分層能量管理控制策略研究.pdf

1、面對(duì)環(huán)境污染和能源短缺的雙重壓力，清潔經(jīng)濟(jì)的分布式發(fā)電技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。但大規(guī)模分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)對(duì)大電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行造成不可忽略的影響。為了防止這一弊端，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。微電網(wǎng)既能高效的利用新能源，又能參與電力市場管理，具有靈活性強(qiáng)，交互性好的特點(diǎn)。根據(jù)微電網(wǎng)中母線電流的性質(zhì)，可以將微電網(wǎng)劃分為直流微電網(wǎng)、交流微電網(wǎng)以及交直流混合微電網(wǎng)三種類型。與后兩者相比，直流微電網(wǎng)具有效率高、損耗低、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但直流微電網(wǎng)由

2、于容量有限，抗擾動(dòng)能力弱，在運(yùn)行條件發(fā)生變化時(shí)，容易引起直流母線電壓的波動(dòng)和電能質(zhì)量的降低。因此需要設(shè)計(jì)合適的能量管理控制策略維持母線電壓穩(wěn)定，管理微電網(wǎng)電能質(zhì)量。論文從分布式電源的建模出發(fā)，建立了直流微電網(wǎng)的控制模型，對(duì)直流微電網(wǎng)的分層能量管理控制策略進(jìn)行了研究。
　　首先，闡述了光伏電源的工作原理，建立了光伏電源的工程實(shí)用模型，在此基礎(chǔ)上，采用爬山法對(duì)光伏電源的輸出進(jìn)行了最大功率跟蹤，仿真結(jié)果表明，即使光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度發(fā)生變

3、化，光伏電源也能實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出，驗(yàn)證了最大功率跟蹤算法的有效性;分析了蓄電池的充放電動(dòng)作原理，建立了完整的蓄電池充放電模型，仿真結(jié)果表明，該模型可以根據(jù)蓄電池的SOC狀態(tài)切換充放電動(dòng)作，能夠良好的反映蓄電池的物理特性;介紹了雙向AC/DC變換器的工作原理，設(shè)計(jì)了解耦控制模型，從仿真結(jié)果可以看出，通過控制變換器在整流和逆變兩種工作狀態(tài)之間的切換，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。
　　其次，根據(jù)直流微電網(wǎng)在不同運(yùn)行模式下的工作特性，以母線

4、電壓的大小為依據(jù)，對(duì)光伏電源、蓄電池、雙向AC/DC變換器、負(fù)載分別設(shè)計(jì)了控制策略。其中，控制光伏電源工作在最大功率追蹤輸出和恒壓模式兩種運(yùn)行狀態(tài);設(shè)計(jì)了蓄電池的下垂控制策略，根據(jù)母線電壓的大小調(diào)節(jié)蓄電池的充放電功率;通過切換雙向AC/DC變換器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量在微電網(wǎng)和大電網(wǎng)之間的雙向流動(dòng);在系統(tǒng)重載的情況下采用切負(fù)載策略使母線電壓恢復(fù)到正常范圍。仿真結(jié)果表明，聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，通過AC/DC變換器平衡功率差額，能夠保證母線電壓維持在額

5、定值;孤島狀態(tài)下，下垂控制可以使母線電壓維持在合理范圍，但會(huì)產(chǎn)生電壓偏差。
　　然后，分析了下垂控制導(dǎo)致母線電壓偏差的原因，在此基礎(chǔ)上，給出了母線電壓恢復(fù)控制策略，其實(shí)質(zhì)是控制蓄電池充放電功率，以準(zhǔn)確匹配光伏電源輸出功率與負(fù)載需求之間的功率差額。仿真結(jié)果表明，采用電壓恢復(fù)控制策略，即使光照強(qiáng)度和負(fù)載大小發(fā)生變化，母線電壓也能維持在額定值;但當(dāng)光伏電源和負(fù)載之間的功率差額超過蓄電池功率上限時(shí)，母線電壓恢復(fù)控制策略失效，母線電壓仍會(huì)產(chǎn)