功率波動平抑方法的研究及D-STATCOM-BESS的研制.pdf

1、近些年世界的能源結(jié)構(gòu)與環(huán)境問題顯得越來越嚴峻，清潔無污染的新能源成為了人們研究的新方向,太陽能因其普遍性、無限性、經(jīng)濟性以及無污染而被人們廣泛利用。如今的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)不僅僅是作為當今能源的補充，未來更可能成為世界能源的主要來源。但是以存在著間歇性、隨機性等問題的太陽能作為主要能量來源的光伏微網(wǎng)容易發(fā)生功率波動，從而造成微網(wǎng)中負載的工作不正常或損壞。通過在光伏微網(wǎng)中加入功率補償設(shè)備的方法并結(jié)合光伏微網(wǎng)本身的特色，對微網(wǎng)中的功率波動進行平抑

2、，保證微網(wǎng)運行的穩(wěn)定與負載的正常工作和安全。本文以光伏微網(wǎng)中的功率波動為研究對象，通過對D-STATCOM/BESS的深入研究，利用D-STATCOM/BESS能夠同時補償有功功率與無功功率的特性，對控制策略進行改進，考慮光伏電池的輸出功率的影響改進復(fù)合功率協(xié)調(diào)控制，使其更加適合光伏微網(wǎng)的工作特性，達到了對微網(wǎng)中的功率波動進行快速平抑的效果，充分發(fā)揮了D-STATCOM/BESS在功率雙向調(diào)節(jié)方面的優(yōu)勢。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

3、⑴針對光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題，特別是功率波動，對靜止無功補償裝置和儲能裝置進行了研究，發(fā)現(xiàn)兩者在單獨使用時都存在著明顯的不足，不符合項目的要求。為了彌補兩個裝置的缺點，將配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器和儲能裝置結(jié)合起來組成D-STATCOM/BESS同時對光伏微網(wǎng)系統(tǒng)進行有功功率和無功功率的補償。為了保證光伏微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及系統(tǒng)中敏感負載設(shè)備的正常工作與安全，對補償設(shè)備的控制策略進行改進，使其更適合光伏微網(wǎng)的特性。⑵對D-STATCO

4、M/BESS的數(shù)學(xué)模型進行了深入的研究，并且分析比較了通過對由該數(shù)學(xué)模型設(shè)計出的幾種控制策略，通過對控制策略實現(xiàn)的難易、能夠達到的控制效果等多個方面進行的綜合考慮，決定以dq坐標系解耦的控制策略為基礎(chǔ)進行改進。其次，光伏電池作為光伏微網(wǎng)重要的功率波動的因素之一，對其功率控制的顯得尤為重要，本文介紹了幾種在工程實踐中被廣泛應(yīng)用的控制策略，例如定電壓跟蹤法、擾動觀測法、電導(dǎo)增量法以及模糊控制法等。根據(jù)特性曲線改變擾動步長彌補了擾動觀測法在最

5、大功率點存在功率波動的問題。為了滿足在特定情況下，光伏電池需輸出額定功率的情況，增加恒定功率輸出的工作方式，使其能夠在0至最大功率之間輸出任意功率。最后，在原有控制策略的基礎(chǔ)上提出了實現(xiàn)適用于光伏微網(wǎng)的復(fù)合功率協(xié)調(diào)控制策略，綜合考慮微網(wǎng)中光伏電池的輸出功率(MPPT)、負載消耗功率、蓄電池剩余電量(SOC)、和D-STATCOM/BESS的額定電流等多種影響因素，通過功率外環(huán)計算及控制原則的判斷得出補償電流在 dq軸上的分量參考值、光伏

6、電池的工作方式以及負載的工作情況。電流內(nèi)環(huán)再根據(jù)電流參考值、電流解耦以及空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)計算得出三相半橋的控制開關(guān)量。⑶根據(jù)項目的設(shè)計目標，選擇MATLAB/Simulink建立了D-STATCOM/BESS的仿真模型，并以此基礎(chǔ)在實驗室搭建了物理樣機。在該實驗平臺上進行了啟動過程、穩(wěn)態(tài)運行、無功補償、負載切換等實驗，分析實驗結(jié)果可得補償裝置D-STATCOM/BESS能夠有效的與光伏微網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)能量的雙向流動，對系統(tǒng)中的