清洁能源交流微电网的控制与仿真平台的设计

【摘要】：目前,在能源面临枯竭、环境严重污染、倡导节能减排的大环境下,我国清洁能源得到了迅猛发展,微电网也早已从一个学术概念,渗透到人们的日常生活中。但与分布式能源快速发展不相匹配的是,风电、光伏、燃气电站等的工作人员缺乏相关运行与维护经验,并且微电网领域的工业仿真系统还并不成熟,因此加快清洁能源微电网仿真系统的研究就尤为重要。本文创新地提出基于具有全面培训功能、高效的通信接口、优异的模型精度的STS仿真平台,设计并搭建了一套适合工业仿真及员工培训的微电网仿真设计方案,有一定的工程意义及推广价值。首先,详细分析了STS仿真平台强大的仿真功能及采用此平台搭建微电网模型的必要性和优越性。接着,对常见的分布式电源——光伏发电、双馈式风力发电机组与储能系统蓄电池的运行原理、组成结构及其数学模型进行了研究分析,并在STS平台中搭建对应的仿真模型,仿真结果表明STS模型能够较好地拟合分布式电源的实际工作特性。其次,研究分析了并网逆变器常用的控制策略PQ、V/f控制,并设计了对应的控制器。根据微电网的拓扑结构及微电源的特点,不同的分布式电源采用不同的控制策略。光伏发电及风力发电作为间歇性能源,采用PQ控制,保证跟踪输出最大功率,提高其能源效率。蓄电池采用V/f控制方法,为孤岛运行模式下的微网保证电压及频率稳定。在此过程中,基于仿真支持平台STS的算法编辑工具,添加了部分分布式电源的算法模块,利用封装好的算法模块搭建微电网仿真系统的底层模型。最后,在微电网联网运行、孤岛运行及切换运行三种条件下进行仿真分析。仿真结果不但证明了分布式能源控制方法的稳定性,也表明了在STS仿真支持平台上搭建微电网仿真系统的可行性。 【关键词】：微电网 清洁能源 STS仿真平台 PQ控制 V/f控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究状况11-13
• 1.2.1 微电网的发展与研究状况11-12
• 1.2.2 微电网仿真技术的发展与研究状况12-13
• 1.3 本文研究的主要内容13-15
• 第2章 基于STS的分布式电源建模15-41
• 2.1 STS仿真支撑系统15-23
• 2.1.1 算法库管理工具16-18
• 2.1.2 图形化建模平台18-19
• 2.1.3 实时通讯系统界面19-20
• 2.1.4 教练员管理平台界面20-22
• 2.1.5 仿真趋势画面显示22-23
• 2.2 光伏电池模型23-28
• 2.2.1 光伏电池的基本原理23
• 2.2.2 光伏电池的基本模型23-24
• 2.2.3 最大功率点跟踪24-26
• 2.2.4 光伏阵列的STS模型26-28
• 2.3 风力发电机模型28-36
• 2.3.1 风力发电机的基本特点和类型28-30
• 2.3.2 风力机模型30-32
• 2.3.3 双馈异步电机数学模型32-33
• 2.3.4 双PWM变频器数学模型33-34
• 2.3.5 双馈式风力发电系统的STS模型34-36
• 2.4 蓄电池模型36-39
• 2.4.1 蓄电池基本原理36
• 2.4.2 蓄电池数学模型36-37
• 2.4.3 双向DC/DC变换器37-38
• 2.4.4 蓄电池的STS模型38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第3章 微电网并网逆变器的控制与建模41-52
• 3.1 逆变器的数学模型42-45
• 3.1.1 SPWM调制及逆变器数学模型42-45
• 3.1.2 L-C滤波电感、电容参数设计45
• 3.2 PQ控制及其STS仿真模型45-48
• 3.3 V/ f控制及其STS仿真模型48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 基于STS的微电网仿真与分析52-60
• 4.1 风光蓄清洁能源交流微电网的结构52
• 4.2 微电网的STS模型52-55
• 4.3 运行结果分析55-59
• 4.3.1 联网模式下的运行结果55-56
• 4.3.2 孤岛运行模式下的运行结果56-57
• 4.3.3 微电网暂态稳定性验证57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 参考文献62-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果64-65
• 致谢65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

微电网的研究现状及在我国的应用前景    郑漳华;艾芊;

浅谈微电网    麻敏;韩继明;麻秀慧;陈衍妍;

国外微电网的研究概况及其在我国的应用前景    楼书氢;李青锋;许化强;刘鲁丹;

微电网实验平台的设计    杨为;丁明;毕锐;高研;丁银;

微电网发展应对策略    袁清芳;周作春;陈艳霞;李香龙;陈国锋;

微电网的概念及发展    安智敏;罗时光;

微电网技术标准及相关问题探讨    王璟;李朝晖;田春筝;施涛;姜达军;黄阮明;

微电网建管分离投资经营模式研究    董军;徐晓琳;张翠霞;

微电网多级保护与控制的实现及优化分析    杨湛晔;毛建容;马红伟;周逢权;傅美平;

微电网关键技术研究综述    刘文;杨慧霞;祝斌;

智能微电网研究综述    肖朝霞;方红伟;张献;

微电网及其控制技术研究    廉超;宋腾;李鹏;顾志强;江百川;

基于多Agent技术的微电网混合运行控制策略    谷玥;

新能源及可再生能源发电规模化应用的有效途径——微电网技术    张玲;李鹏;王晓辉;石启涛;苗桂喜;

基于动态相量法的逆变型分布式电源微电网建模与仿真    胡伟;查晓明;高明海;刘飞;张扬;

基于注入边界约束的风、光、储微电网系统储能容量选取方法    黎鹏;于建成;迟福建;李盛伟;

微电网的保护方法    苏海滨;穆春阳;王娜;刘江伟;

浅析分布式发电与微电网技术在临沧电网中的应用    王家华;张艳杰;

用户侧光伏微电网发展机遇与挑战    吴小云;顾广娟;

智能微电网接地探讨    覃琳捷;刘璟;

微电网打开新能源应用的金钥匙    CNE记者 栗清振

我国首个100千瓦级风光储微电网实验平台投入运行    通讯员 何国庆　记者 张逸飞

杜宏：尽快完善微电网产业技术标准    本报记者 栗清振

中国微电网的价值机遇    周勤 埃森哲技术研究院智能电网部主任 王靖 埃森哲资源事业部董事总经理 童华 埃森哲亚太区公用事业研究部经理

国内首个一体化微电网示范工程通过验收    记者 姚海棠 通讯员 郭军坡

兴业太阳能建成首个海岛智能微电网    本报记者 张宇

智能微电网落户东澳岛    刘权锋、特约记者刘谦

渐行渐近的微电网    MEB记者 谭思敏

山东公司首个微电网项目落户长岛    段德咏　任杰

我省首家小型光伏储能微电网路灯照亮却藏村    记者 贾明

微电网分层控制及其电能质量改善研究    黎金英（LE KIM ANH）

风电功率预测与微电网优化问题研究    黄代政

独立微电网分布式电源优化配置与协调控制    马艺玮

微电网智能监控构架与自适应服务方法    何玉珠

微电网潮流分析与柔性控制技术研究    段玉兵

基于多代理理论的微电网分布式优化控制方法研究    喻磊

多电压源型微源组网的微电网运行控制与能量管理策略研究    鲍薇

微电网分层控制与优化运行研究    金鹏

含多种分布式能源的微电网优化及控制策略研究    薛贵挺

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

基于Multi-Agent System的微电网运行与控制研究    吴韵赜

基于H_∞混合灵敏度的微电网频率控制研究    陈金元

微电网多时间尺度优化算法研究    徐冬冬

基于虚拟阻抗与非线性控制的微电网下垂控制器优化    李小明

微电网光伏及储能协调控制方法研究    刘士华

基于情景分析理论的微电网规划综合评价    孟菁

微电网与大电网的主动同步控制研究    李雪川

基于馈线潮流优化的微源逆变器控制研究    王月荣

基于Multi-Agent-System的日前电力市场环境下微电网的经济调度研究    李恒

基于Multi-Agent-System的微电网分散协调控制研究    吕梦菲