基于儲(chǔ)能的微電網(wǎng)電能質(zhì)量快速治理研究.pdf

1、微電網(wǎng)可將多種間歇式新能源和負(fù)荷聯(lián)系起來，對(duì)電網(wǎng)表現(xiàn)為可控單元，具有靈活便捷就地消納等優(yōu)點(diǎn)，因此微電網(wǎng)已成為分布式新能源的重要組織利用形式。但由于微電網(wǎng)存在大量間歇式電源，并采用電力電子裝置接入主饋線，慣性為零，抗擾動(dòng)能力弱。同時(shí)由于微電網(wǎng)的容量有限，分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)的波動(dòng)、負(fù)荷的波動(dòng)、離并網(wǎng)過程都會(huì)對(duì)饋線產(chǎn)生較大的影響。因此，相對(duì)于大電網(wǎng)，微電網(wǎng)交流饋線的電壓閃變和波動(dòng)將更加頻繁劇烈。如

2、果不能檢測(cè)并有效治理，閃變和暫降將進(jìn)一步導(dǎo)致DG解列、負(fù)載饋線脫離，敏感用電設(shè)備工作失常，甚至網(wǎng)絡(luò)的崩潰。在大電網(wǎng)中可以采用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Regulator，DVR)、靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)、有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)等電能質(zhì)量治理設(shè)備來應(yīng)對(duì)電壓跌落等問題。但由于體積、速度、成本、自動(dòng)化程度等問題，不適合微電網(wǎng)使用。本文研

3、究基于儲(chǔ)能的微電網(wǎng)電能質(zhì)量快速治理技術(shù)，研制微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量治理設(shè)備。為微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理提供理論支撐和技術(shù)支持，對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的治理具有重要意義。本論文的主要研究工作和成果如下:
　　(1)闡述了微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)比分析了現(xiàn)有微電網(wǎng)存在的電能質(zhì)量問題、微電網(wǎng)電壓波動(dòng)及治理現(xiàn)狀。針對(duì)微電網(wǎng)饋線中的功率波動(dòng)和電壓暫降等問題，提出了一種適合微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理設(shè)備應(yīng)用的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過對(duì)各模塊的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，分別

4、建立它們的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)研究提供了理論支撐。
　　(2)針對(duì)微電網(wǎng)電壓波動(dòng)快速治理對(duì)檢測(cè)精度和速度有更高要求的問題，提出了一種基于HHT-LES組合算法的微電網(wǎng)電壓跌落快速檢測(cè)新算法。利用自適應(yīng)HHT采樣算法實(shí)時(shí)跟蹤信號(hào)帶寬，采樣后數(shù)據(jù)再通過LES算法計(jì)算，最終可快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的時(shí)間，幅值和相位。仿真和實(shí)驗(yàn)證明該組合算法計(jì)算量少，檢測(cè)精度可控制在2％以內(nèi)，可有效提高系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)電壓跌落的快速檢測(cè)。
　　(3

5、)針對(duì)儲(chǔ)能在微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理中所起的關(guān)鍵作用，分別提出了兩種基于能量型和功率型的儲(chǔ)能優(yōu)化配置方案。在已知微電網(wǎng)微源功率輸出、負(fù)荷和功率控制目標(biāo)時(shí)。通過分析交流母線的功率波動(dòng)特性，以優(yōu)化儲(chǔ)能運(yùn)行為目標(biāo)，以各功率設(shè)備的功率輸出、儲(chǔ)能成本和電池荷電狀態(tài)為約束條件。最終得到能量型和功率型的儲(chǔ)能容量優(yōu)化配置方案。
　　(4)針對(duì)并聯(lián)側(cè)功率快速補(bǔ)償控制過程出現(xiàn)較大誤差等問題，提出了一種采用反饋線性化控制優(yōu)化電流內(nèi)環(huán)控制，瞬時(shí)功率控制用于外環(huán)

6、控制的新方法。通過對(duì)內(nèi)環(huán)系統(tǒng)的精確反饋線性化，使系統(tǒng)輸入、輸出間呈現(xiàn)了線性關(guān)系，有功電流id與無功電流iq得到了解耦。在此基礎(chǔ)上，加入功率外環(huán)以實(shí)現(xiàn)有功和無功的瞬時(shí)功率控制，加快了外環(huán)功率的調(diào)整過程，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)微電網(wǎng)母線功率虧空的快速補(bǔ)償。研究表明:該方法抗干擾性及魯棒性好，具有更為優(yōu)越的動(dòng)、靜態(tài)性能，并可減少諧波電流對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的污染。
　　(5)針對(duì)單純的前饋控制并不能滿足串聯(lián)側(cè)電壓跌落快速補(bǔ)償控制的要求，提出了一種基于外環(huán)

7、雙閉環(huán)反饋控制的控制策略。通過將串聯(lián)側(cè)補(bǔ)償單元的實(shí)際輸出信號(hào)反饋至參考信號(hào)，并通過對(duì)比修正誤差，達(dá)到使輸出信號(hào)更接近于原始參考信號(hào)的目標(biāo)。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)對(duì)變負(fù)荷控制的適應(yīng)能力和系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，利用在負(fù)載側(cè)母線電壓外環(huán)反饋和直流母線電流內(nèi)環(huán)反饋組成的雙閉環(huán)反饋系統(tǒng)的復(fù)合控制方法，最終達(dá)到改善電壓跌落補(bǔ)償能力的目的。
　　(6)針對(duì)新型電能質(zhì)量控制器串、并聯(lián)同時(shí)工作存在的協(xié)同性差，且控制器之間存在相互耦合作用等問題，提出了一種基于

8、多目標(biāo)協(xié)同工作的控制策略。該方法在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)可使功率潮流分布達(dá)到最優(yōu)，暫態(tài)時(shí)可抑制母線電壓波動(dòng)以提高微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，研究了基于正負(fù)序分量分離的前饋解耦算法，使電網(wǎng)電流中的負(fù)序分量幾乎全都降在線路阻抗上，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)三相不平衡電壓的快速補(bǔ)償。最后分析了基于比例諧振控制的諧波補(bǔ)償控制策略。這些控制方法可有效提高微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量控制器的綜合電能質(zhì)量補(bǔ)償能力。
　　(7)為驗(yàn)證新型電能質(zhì)量控制器的理論及對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量治