开题报告基于逆变器下垂控制的微电网能量管理系统的研究.doc

太原理工大学 硕士研究生学位论文 选题计划表 2011 年 1 月 20 日 研究生姓名 杨俊虎 专 业 电力系统及其自动化 导师姓名 韩肖清 研究方向 电力系统运行与控制 毕业论文题目 基于逆变器下垂控制的微电网能量管理系统的研究 论文类型 理论研究 应用研究 用于生产 其它 √ 选题目的和意义： 微电网是一种新型的网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低、污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效的方式，使传统电网向智能电网过渡[1]。 微电网能量管理系统的目的是作出决策最优地利用发电产生的电和热（冷）。该决策的依据为当地设备对热量的需求、气候的情况、电价、燃料成本[2]。因此在保证微电网稳定性运行的前提下，调节发电机的输出功率，最大限度的使用可再生能源，减少燃料的消耗是微电网能量管理系统的重要任务[3]。 微电网中所安装的微电源大多数都不适合直接并网，需要经电力电子装置（DC/AC，AC/DC/AC）并网。逆变器控制是微电网运行控制的主要选择。选择与传统发电机相似的下垂特性曲线作为微型电源的控制方式，利用频率有功下垂曲线将系统不平衡的功率动态分配给机组来承担， 保证孤网下微电网内电力供需平衡和频率的统一，具有简单可靠的特点[4]，得到了国内外学者的广泛关注，在各微电网示范项目中也被广泛采用。 频率下垂系数对微电网稳定运行有重要的影响，尤其对微电网孤岛运行稳定性的影响更大[4]。因此需要研究微电源的逆变器控制参数与微电网稳定运行之间的关系，确定逆变器运行参数的范围，设计选择逆变器运行参数的优化算法，达到最大限速的减少燃料消耗的目的。 国内外研究动态： 近年来，对微电网技术开展研究的主要国际组织和项目包括：美国CERTS和PSERC的微电网计划、欧盟的“The Microgrids Project”、美国LBNL组织的DER-CAM计划、日本的NEDO组织和加拿大CANMET能源技术中心等。 目前世界上针对微电网的研究，还限于微电网的内部运行机制，提出的主要控制措施集中在微电网的频率和电压的调节以及电力市场机制上，而在微电网的稳定性分析、安全与自动保护措施、独立运行机制、多微电网运行机制等方面还有很多问题需要解决[5~9]。 微电网内分布式发电单元都是经过电力电子转换设备并网。电力电子设备的广泛应用使得微电网运行更加灵活多变。由于其惯性很小，使得电网更容易受扰动影响其稳定性。在微电网运行过程中，必须考虑微电网的动态特性。文献[9]在理想逆变器的假设前提下，分析了微电网孤岛运行的动态特性。假设闭环控制的逆变器输出电压、电流能够迅速、准确、充分的跟踪其参考值，对于功率小、开关频率大的逆变器是可行的，但是对于功率大、开关频率小的逆变器，忽略逆变器的动态行为，是不可行的。文献[10]对出口接入理想交流母线的逆变器进行了建模仿真，分析了微电网的稳定性，但是没有考虑逆变器间的相互影响。文献[4]建立了微电网的小信号状态空间模型，包括逆变器的低频、高频动态模型，网络动态模型，负荷动态模型，并把各子模型连接构成微电网整体模型，同时分析了模型对微电网各种运行状态的敏感性。文献[11]介绍了一种微电网孤岛运行的控制策略，证明了该种控制模式在微电网孤岛运行时的可行性，证明微电网紧急孤岛运行的安全性并证明了储能装置可以防止微电网迅速、长期的电压偏移，得出储能装置在微电网安全运行过程中起关键性作用的结论。文献[3]介绍了基于下垂特性控制的微电网在孤岛运行时的能量管理系统，通过选择微电源逆变器的下垂曲线参数，优化微电网孤岛运行方式，实现微电网稳定运行和最小燃料消耗的目的。 我国对微电网的研究尚处于起步阶段，在国家科技部“863计划先进能源技术领域2007年度专题课题”中已经包括了微电网技术。目前我国诸多高校和科研院所相继开始了对微电网的研究。清华大学、中国科学院与辽宁高科技能源集团合作，在我国率先将微电网应用到实际工程中，积累了丰富的实践经验和学术成果。中国科学院电工所的研究课题“分布式能源系统微电网技术研究”获得863高技术基金的资助，天津大学的研究课题“分布式发电功能系统相关基础研究”获得了国家973计划项目的资助[1]。 微电网技术近年来在我国的到了很大的重视，关于微电网方面的论文已有很多发表。文献[12~16]对光伏发电系统、风力发电系统、微型燃气轮机、燃料电池发电系统建模，经过仿真得出不同单微电源微电网的运行特性；对