交直流混合微網(wǎng)答辯PPT

1、交直流混合微網(wǎng)協(xié)同控制及主動負荷響應策略研究指導教師：姓 名：學 號：論文框架12345緒論：課題背景意義、研究現(xiàn)狀微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建?；旌衔⒕W(wǎng)協(xié)同控制策略研究微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應結論1 緒論本文的課題背景及意義：本文的課題背景及意義： 化石能源的逐漸枯竭、核電項目受限、電力結構老化、環(huán)境污染化石能源的逐漸枯竭、核電項目受限、電力結構老化、環(huán)境污染嚴重、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)容易受到攻擊、城市配電系統(tǒng)升級緩慢以及嚴重、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)容易受到攻擊、城市配電系統(tǒng)升級緩慢以及多次大規(guī)模停電事故等問題相繼出現(xiàn)。研究微網(wǎng)具有重要意義。多次大規(guī)模停電事故等問題相繼出現(xiàn)。研究微網(wǎng)具有重要意義。 傳統(tǒng)的交流微網(wǎng)和直流微

2、網(wǎng)因其存在交直流形式的轉換致使網(wǎng)內傳統(tǒng)的交流微網(wǎng)和直流微網(wǎng)因其存在交直流形式的轉換致使網(wǎng)內大量使用電力電子轉換設備。交直流混合微網(wǎng)含有交直流兩條母大量使用電力電子轉換設備。交直流混合微網(wǎng)含有交直流兩條母線，可以有效的減少電力電子轉換設備的使用，減小網(wǎng)絡建設成線，可以有效的減少電力電子轉換設備的使用，減小網(wǎng)絡建設成本，提高系統(tǒng)綜合利用效率。因此研究交直流混合微網(wǎng)結構、控本，提高系統(tǒng)綜合利用效率。因此研究交直流混合微網(wǎng)結構、控制具有重要意義。制具有重要意義。 微網(wǎng)中部分微源具有隨機性，其輸出受環(huán)境影響波動性較大，容微網(wǎng)中部分微源具有隨機性，其輸出受環(huán)境影響波動性較大，容易形成負荷高峰期無電可賣，負

3、荷低谷期無人買電的尷尬局面，易形成負荷高峰期無電可賣，負荷低谷期無人買電的尷尬局面，出現(xiàn)棄風、棄光現(xiàn)象，造成能源的浪費。通過引入激勵政策可以出現(xiàn)棄風、棄光現(xiàn)象，造成能源的浪費。通過引入激勵政策可以改變用戶的用電規(guī)律，實現(xiàn)削峰填谷，提高微網(wǎng)系統(tǒng)的綜合利用改變用戶的用電規(guī)律，實現(xiàn)削峰填谷，提高微網(wǎng)系統(tǒng)的綜合利用效率。如何引入激勵政策，來實現(xiàn)主動負荷響應具有重要研究意效率。如何引入激勵政策，來實現(xiàn)主動負荷響應具有重要研究意義。義。1 緒論本文的主要研究內容：本文的主要研究內容： 研究交直流混合微網(wǎng)中各模塊的數(shù)學模型，并建立其仿真模型。研究交直流混合微網(wǎng)中各模塊的數(shù)學模型，并建立其仿真模型。其中包括：

4、光伏模塊、風力發(fā)電模塊、雙向其中包括：光伏模塊、風力發(fā)電模塊、雙向DC/DCDC/DC模塊和雙向模塊和雙向AC/DCAC/DC模塊模塊 研究交直流混合微網(wǎng)的協(xié)同控制策略，其中包括：聯(lián)網(wǎng)運行控制研究交直流混合微網(wǎng)的協(xié)同控制策略，其中包括：聯(lián)網(wǎng)運行控制策略和孤網(wǎng)運行控制策略策略和孤網(wǎng)運行控制策略 針對充分利用風能和光能情況下燃氣輪機輸出峰谷差過大的問題，針對充分利用風能和光能情況下燃氣輪機輸出峰谷差過大的問題，研究一種基于蟻群算法的主動負荷響應策略。通過在微網(wǎng)系統(tǒng)內研究一種基于蟻群算法的主動負荷響應策略。通過在微網(wǎng)系統(tǒng)內引入電價激勵政策來實現(xiàn)家庭用電費用最小化的同時，減小燃氣引入電價激勵政策來實現(xiàn)

5、家庭用電費用最小化的同時，減小燃氣輪機輸出峰谷差，提高燃氣輪機的綜合利用效率。輪機輸出峰谷差，提高燃氣輪機的綜合利用效率。2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模交直流混合微網(wǎng)的結構：交直流混合微網(wǎng)的結構：2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模光伏陣列數(shù)學模型光伏陣列數(shù)學模型pvspvt()/pvpvpvsc0sh(1)UR IUUIIIIeR3sc1I(1(1)CIIC eDm2oc/()1msc(1/)VC VCIIe2mocmsc(/-1)/ln(1-/)CVVIIV32ocUDCC UIscrefref(1)TSSDDISSvTsIDDRD TcrefDTT2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模光伏陣列數(shù)學模型光伏陣列數(shù)學

6、模型01002003004005006000246810輸 出 電 壓 （ V）輸出電流（A）不 同 光 強 下 電 壓 電 流 關 系 1000W/m2800W/m2600W/m2400W/m2010020030040050060000.511.522.533.544.5輸 出 電 壓 （ V）輸出功率（W）不 同 光 強 下 電 壓 功 率 關 系 1000W/m2800W/m2600W/m2400W/m2010020030040050060000.511.522.533.544.5輸 出 電 壓 （ V）輸出功率（MW）不 同 溫 度 下 電 壓 功 率 關 系 80攝 氏 度60攝 氏

7、 度40攝 氏 度20攝 氏 度01002003004005006000246810輸 出 電 壓 （ V）輸出電流（A）不 同 溫 度 下 電 壓 電 流 關 系 80攝 氏 度60攝 氏 度40攝 氏 度20攝 氏 度2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模最大功率追蹤流程圖最大功率追蹤流程圖2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模最大功率追蹤仿真最大功率追蹤仿真2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模風機建模及仿真風機建模及仿真0204060801001201401601802001114172023262932時 間 （ s）輸出功率（MW）風 速 與 輸 出 關 系 02040608010012014016018020067

8、8910111213風速（m/s）輸 出 功 率風 速葉片葉片：傳動傳動機構機構:23cp0.5( ,)Prv C cc/TPtct1d1()dTTTtt2tmd()dt TTt2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模雙向雙向DC/DC建模及仿真建模及仿真2()/dcbaindcoinUUPUR2()/1dcbaoutdcooutU UPUR2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模雙向雙向DC/DC建模及仿真建模及仿真12-UUR I2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模雙向雙向AC/DC變流器模型變流器模型d2dd1drefddqq2qq1qrefqqd()()s()()skekiiuLikekiiuLi 2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建

9、模系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖2 微網(wǎng)系統(tǒng)結構及微源建模系統(tǒng)整體仿真圖系統(tǒng)整體仿真圖3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究微網(wǎng)控制系統(tǒng)微網(wǎng)控制系統(tǒng)微網(wǎng)的控制系統(tǒng)主要分為微網(wǎng)管理系統(tǒng)和本地控制器兩個層次。微網(wǎng)管理系統(tǒng)是整個微網(wǎng)的核心控制器，保證整個微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。其主要功能有：制定發(fā)電計劃，檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)，控制微源工作模式，實現(xiàn)主動負荷響應等。本地控制器處于每個微源及負荷側，其主要作用是實現(xiàn)對每個微源及負荷的控制。3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行控制策略聯(lián)網(wǎng)運行控制策略外電網(wǎng)提供支撐；光伏、風電以最大功率輸出；蓄電池調節(jié)直流側電壓；微網(wǎng)管理系統(tǒng)根據(jù)蓄電池狀態(tài)充放電；并網(wǎng)逆變器調節(jié)直流側功率平衡；燃氣輪機

10、調節(jié)與外電網(wǎng)交換功率；3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行雙向聯(lián)網(wǎng)運行雙向AC/DCAC/DC控制器設計控制器設計idrefdcpcbaPVLn()()/skiUkIIIIS3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行交換功率調節(jié)聯(lián)網(wǎng)運行交換功率調節(jié)3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真- -交流側投切負荷交流側投切負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真- -直流側投切負荷直流側投切負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真聯(lián)網(wǎng)運行控制效果仿真- -交直流離合交直流離合3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行控制策略孤網(wǎng)運行控制策略

11、蓄電池控制直流側電壓穩(wěn)定；光伏以最大功率輸出；風電參與系統(tǒng)頻率調節(jié)燃氣輪機作為主要微源進行調節(jié)；雙向AC/DC變流器采用PI加PID相結合的方式間接利用蓄電池功率對交流側擾動進行調節(jié)。3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行雙向孤網(wǎng)運行雙向AC/DCAC/DC控制器設計控制器設計主要分為兩部分：蓄電池控制部分和頻率控制部分。蓄電池調節(jié)部分主要利用PI調節(jié)使蓄電池輸出電流快速達到控制電流值Ic ， Ic為系統(tǒng)根據(jù)蓄電池狀態(tài)發(fā)出的充放電電流信號；系統(tǒng)頻率調節(jié)部分主要利用PID控制使直流部分可以快速的對交流側擾動做出調節(jié)，減小系統(tǒng)頻率的改變幅度。iifdrefdcpcbaPVLnpfdfn=*(+)(-

12、)+)/+(+s)(- )sskkiUkIIIISkkf f3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行槳距角控制孤網(wǎng)運行槳距角控制風電機組主要通過對系統(tǒng)頻率進行實時測量，然后對頻率偏差進行PI調節(jié)以實現(xiàn)對槳距角的控制，進而改變風電機組的輸出功率實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率的調節(jié)3i0pn()()/()kkffkvs3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行頻率調節(jié)過程孤網(wǎng)運行頻率調節(jié)過程- -投切交流負荷投切交流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行頻率調節(jié)過程孤網(wǎng)運行頻率調節(jié)過程- -投切直流負荷投切直流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行投切負荷孤網(wǎng)運行投切負荷三種模式： 1） 燃氣輪機獨立調節(jié) 2） 燃氣輪

13、機和風力發(fā)電機組協(xié)同調節(jié) 3） 燃氣輪機、風力發(fā)電機組和蓄電池協(xié)同調節(jié)兩種擾動： 1） 在第10s時投入5MW負荷 2） 在第55s時切除5MW負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行投切交流負荷孤網(wǎng)運行投切交流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行投切交流負荷孤網(wǎng)運行投切交流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行投切直流負荷孤網(wǎng)運行投切直流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行投切直流負荷孤網(wǎng)運行投切直流負荷3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行交直流離合孤網(wǎng)運行交直流離合3 混合微網(wǎng)協(xié)同控制策略研究孤網(wǎng)運行交直流離合孤網(wǎng)運行交直流離合4 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應微網(wǎng)日功率特性微網(wǎng)日功率特性

14、4 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應電價激勵政策電價激勵政策000(1.60.4) (84.4%)Pr1.684.4%34.2%YYiceYPr1.19520.2088ice時段/h電價/元時段/h電價/元時段/h電價/元010.200890.59116170.800120.2099100.61817180.788230.20310110.63818190.740340.21711120.58319200.674450.32512130.54720210.484560.40713140.54021220.328670.55514150.64222230.256780.55615160.75023240.2

15、004 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應蟻群算法求解過程蟻群算法求解過程4 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應m8m6m4m5m2m1m3？m10m11m7m12m9 m13m15m16 ( , ) ( , ), ( , ) ( , )( , )0,s Qj tj tjQj sj sP j tjQ蟻群算法求解演示蟻群算法求解演示4 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應主動負荷響應對比驗證結果主動負荷響應對比驗證結果4 微網(wǎng)系統(tǒng)主動負荷響應削峰填谷效果削峰填谷效果024681012141618202224101520253035404550時 刻 （ h）功率（MW）燃 氣 輪 機 日 輸 出 曲 線 0%10%20%30%40%百分比

16、峰值(MW)谷值(MW)峰谷差MW)042.1717.1125.0710%39.7519.4720.2820%37.8021.4616.33 30%35.8423.4512.3940%34.5524.2810.2750%36.8924.5112.3860%40.8522.7218.1370%44.8120.4224.385 結論 1） 根據(jù)光伏發(fā)電模型，分析了不同環(huán)境下輸出電流和輸出功率與輸出電壓的關系，根據(jù)功率電壓特性曲線，成功利用擾動觀察法實現(xiàn)最大功率追蹤；通過對蓄電池出口雙向DC/DC變流器控制，成功實現(xiàn)蓄電池對直流母線電壓的控制。 2） 提出了交直流混合微網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)運行狀態(tài)下的控制策略：光伏發(fā)電和風力發(fā)電以最大功率輸出以充分利用可再生能源，微網(wǎng)管理系統(tǒng)通過控制微型燃氣輪機輸出功率來調節(jié)與外電網(wǎng)的交換功率，蓄電池僅參與直流母線電壓調節(jié)，并通過微網(wǎng)管理系統(tǒng)實現(xiàn)輸出快速歸零。仿真結果證明了聯(lián)網(wǎng)運行控制策