基于小水电和风电的微电网建模与仿真研究

【摘要】：作为我国社会和经济可持续发展的重要载体,能源与电力工业正前所未有地承载着来自节能减排、能源枯竭、提高效率、电力调配、供电可靠性等多方面的压力。而微电网技术的出现恰好给以上问题的解决带来了曙光,它以经济、环保、灵活等优势为21世纪的供电网络建设提供了一个新的发展方向,这种全新的供配电形式,不仅更适合于新能源地接入,而且还人性化地赋予了电力用户更多的选择和管理空间,对优化能源结构、推动节能减排、实现经济可持续发展具有重要意义。 由于是一种全新的电力模式,现阶段在全球范围内还没有一个国家能拥有完全成熟的微电网技术,虽然包括我国在内的很多国家和地区也都加大了在这方面的研究与投入,但由于微电网相对高昂的平台搭建成本和实验有可能失败的技术风险,使得微网仿真成为了微电网研究与设计领域不可或缺的一种重要手段,本文在Matlab/Simulink仿真软件的基础上对含有小水电和风电的微电网系统进行了建模与仿真研究,研究不仅验证了含风电与小水电微网系统建模的可行性以及保护方法的有效性,而且也为后续研究工作的深入开展提供基础性的模型支撑。具体内容如下： (1)对微电网的研究的背景和意义进行了初步的探讨,并简要阐述了国内外在分布式发电与微电网技术方面所取得的发展成果及研究动向。 (2)对微电网和分布式电源的基本概念与原理进行了介绍,并简要列举了几种微网的关键控制策略及一些较为常见的分布式电源。 (3)对小型水力发电和双馈式风力发电系统进行了分析研究,并在Matlab/Simulink平台上构建了小型水力发电系统和双馈式风力发电系统的仿真模型。 (4)在已有理论和模型的基础上,用Matlab/Simulink平台搭建了含小水电及风电的微网仿真模型系统,并对其在稳态运行、遭遇短路故障、风力发生变化的几种情况下进行了仿真模拟及结果分析。 (5)对全文进行了总结与展望。 【关键词】：分布式电源 微电网 小水电 风力发电 Matlab/Simulink 建模 仿真
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题研究的背景及意义9-12
• 1.1.1 研究的背景9-10
• 1.1.2 研究和发展微电网的意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 国外研究现状12-16
• 1.2.1.1 北美研究现状12-13
• 1.2.1.2 欧盟研究现状13-14
• 1.2.1.3 日本研究现状14-16
• 1.2.2 国内研究现状及发展前景16-19
• 1.2.2.1 国内研究现状16-18
• 1.2.2.2 微电网在我国的发展前景18-19
• 1.3 课题主要研究的内容19-21
• 1.3.1 选题的意义19
• 1.3.2 主要研究的内容19-21
• 第二章 分布式电源及微电网概述21-29
• 2.1 分布式发电供能技术21-23
• 2.1.1 小水电21
• 2.1.2 风力发电21-22
• 2.1.3 光伏发电22
• 2.1.4 微型燃气轮机发电22-23
• 2.1.5 储能设备23
• 2.2 微网的定义和结构23-26
• 2.2.1 微网的定义与优势23-24
• 2.2.2 微网的基本结构24-26
• 2.3 微电网的控制技术26-27
• 2.3.1 电网跟随控制26-27
• 2.3.1.1 交互式电网跟随控制26
• 2.3.1.2 非交互式电网跟随控制26-27
• 2.3.2 电网形成控制27
• 2.3.2.1 交互式电网形成控制27
• 2.3.2.2 非交互式电网形成控制27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 小型水力发电系统建模29-36
• 3.1 水电的发电原理29-30
• 3.2 小型水力发电系统的工程等效模型30-32
• 3.3 小水电仿真模块设计32-33
• 3.4 同步发电机模块33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 双馈式风力发电系统建模36-45
• 4.1 双馈式风力发电机的基本原理36-37
• 4.2 双馈式风机发电系统的结构37-38
• 4.3 风力机的空气动力学模型38-40
• 4.4 风速模型40-41
• 4.4.1 基本风40
• 4.4.2 阵风40
• 4.4.3 渐变风40-41
• 4.4.4 随机风41
• 4.5 双馈式风力发电机的动态数学模型41-42
• 4.6 双馈式风力发电系统的仿真模块设计42-44
• 4.7 本章小结44-45
• 第五章 含小水电和风电的微电网系统建模与仿真45-66
• 5.1 风水互补的微网系统45-46
• 5.2 算例仿真46-65
• 5.2.1 稳态运行仿真48-49
• 5.2.2 智能保护系统仿真49-63
• 5.2.2.1 外部电网出现故障50-52
• 5.2.2.2 风力机组出现故障52-56
• 5.2.2.3 水力机组出现故障56-60
• 5.2.2.4 负荷出现故障60-63
• 5.2.3 风力发生变化时的风机及微网运行状态仿真63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 研究总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文72-73
• 致谢73-75

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