交直流混合微网答辩PPT

1、交直流混合微网协同控制及主动负荷响应策略研究指导教师：姓 名：学 号：论文框架12345绪论：课题背景意义、研究现状微网系统结构及微源建模混合微网协同控制策略研究微网系统主动负荷响应结论1 绪论本文的课题背景及意义：本文的课题背景及意义： 化石能源的逐渐枯竭、核电项目受限、电力结构老化、环境污染化石能源的逐渐枯竭、核电项目受限、电力结构老化、环境污染严重、传统电力系统容易受到攻击、城市配电系统升级缓慢以及严重、传统电力系统容易受到攻击、城市配电系统升级缓慢以及多次大规模停电事故等问题相继出现。研究微网具有重要意义。多次大规模停电事故等问题相继出现。研究微网具有重要意义。 传统的交流微网和直流微

2、网因其存在交直流形式的转换致使网内传统的交流微网和直流微网因其存在交直流形式的转换致使网内大量使用电力电子转换设备。交直流混合微网含有交直流两条母大量使用电力电子转换设备。交直流混合微网含有交直流两条母线，可以有效的减少电力电子转换设备的使用，减小网络建设成线，可以有效的减少电力电子转换设备的使用，减小网络建设成本，提高系统综合利用效率。因此研究交直流混合微网结构、控本，提高系统综合利用效率。因此研究交直流混合微网结构、控制具有重要意义。制具有重要意义。 微网中部分微源具有随机性，其输出受环境影响波动性较大，容微网中部分微源具有随机性，其输出受环境影响波动性较大，容易形成负荷高峰期无电可卖，负

3、荷低谷期无人买电的尴尬局面，易形成负荷高峰期无电可卖，负荷低谷期无人买电的尴尬局面，出现弃风、弃光现象，造成能源的浪费。通过引入激励政策可以出现弃风、弃光现象，造成能源的浪费。通过引入激励政策可以改变用户的用电规律，实现削峰填谷，提高微网系统的综合利用改变用户的用电规律，实现削峰填谷，提高微网系统的综合利用效率。如何引入激励政策，来实现主动负荷响应具有重要研究意效率。如何引入激励政策，来实现主动负荷响应具有重要研究意义。义。1 绪论本文的主要研究内容：本文的主要研究内容： 研究交直流混合微网中各模块的数学模型，并建立其仿真模型。研究交直流混合微网中各模块的数学模型，并建立其仿真模型。其中包括：

4、光伏模块、风力发电模块、双向其中包括：光伏模块、风力发电模块、双向DC/DCDC/DC模块和双向模块和双向AC/DCAC/DC模块模块 研究交直流混合微网的协同控制策略，其中包括：联网运行控制研究交直流混合微网的协同控制策略，其中包括：联网运行控制策略和孤网运行控制策略策略和孤网运行控制策略 针对充分利用风能和光能情况下燃气轮机输出峰谷差过大的问题，针对充分利用风能和光能情况下燃气轮机输出峰谷差过大的问题，研究一种基于蚁群算法的主动负荷响应策略。通过在微网系统内研究一种基于蚁群算法的主动负荷响应策略。通过在微网系统内引入电价激励政策来实现家庭用电费用最小化的同时，减小燃气引入电价激励政策来实现

5、家庭用电费用最小化的同时，减小燃气轮机输出峰谷差，提高燃气轮机的综合利用效率。轮机输出峰谷差，提高燃气轮机的综合利用效率。2 微网系统结构及微源建模交直流混合微网的结构：交直流混合微网的结构：2 微网系统结构及微源建模光伏阵列数学模型光伏阵列数学模型pvspvt()/pvpvpvsc0sh(1)UR IUUIIIIeR3sc1I(1(1)CIIC eDm2oc/()1msc(1/)VC VCIIe2mocmsc(/-1)/ln(1-/)CVVIIV32ocUDCC UIscrefref(1)TSSDDISSvTsIDDRD TcrefDTT2 微网系统结构及微源建模光伏阵列数学模型光伏阵列数学

6、模型01002003004005006000246810输 出 电 压 （ V）输出电流（A）不 同 光 强 下 电 压 电 流 关 系 1000W/m2800W/m2600W/m2400W/m2010020030040050060000.511.522.533.544.5输 出 电 压 （ V）输出功率（W）不 同 光 强 下 电 压 功 率 关 系 1000W/m2800W/m2600W/m2400W/m2010020030040050060000.511.522.533.544.5输 出 电 压 （ V）输出功率（MW）不 同 温 度 下 电 压 功 率 关 系 80摄 氏 度60摄 氏

7、 度40摄 氏 度20摄 氏 度01002003004005006000246810输 出 电 压 （ V）输出电流（A）不 同 温 度 下 电 压 电 流 关 系 80摄 氏 度60摄 氏 度40摄 氏 度20摄 氏 度2 微网系统结构及微源建模最大功率追踪流程图最大功率追踪流程图2 微网系统结构及微源建模最大功率追踪仿真最大功率追踪仿真2 微网系统结构及微源建模风机建模及仿真风机建模及仿真0204060801001201401601802001114172023262932时 间 （ s）输出功率（MW）风 速 与 输 出 关 系 02040608010012014016018020067

8、8910111213风速（m/s）输 出 功 率风 速叶片叶片：传动传动机构机构:23cp0.5( ,)Prv C cc/TPtct1d1()dTTTtt2tmd()dt TTt2 微网系统结构及微源建模双向双向DC/DC建模及仿真建模及仿真2()/dcbaindcoinUUPUR2()/1dcbaoutdcooutU UPUR2 微网系统结构及微源建模双向双向DC/DC建模及仿真建模及仿真12-UUR I2 微网系统结构及微源建模双向双向AC/DC变流器模型变流器模型d2dd1drefddqq2qq1qrefqqd()()s()()skekiiuLikekiiuLi 2 微网系统结构及微源建

9、模系统结构图系统结构图2 微网系统结构及微源建模系统整体仿真图系统整体仿真图3 混合微网协同控制策略研究微网控制系统微网控制系统微网的控制系统主要分为微网管理系统和本地控制器两个层次。微网管理系统是整个微网的核心控制器，保证整个微网的安全稳定运行。其主要功能有：制定发电计划，检测系统运行状态，控制微源工作模式，实现主动负荷响应等。本地控制器处于每个微源及负荷侧，其主要作用是实现对每个微源及负荷的控制。3 混合微网协同控制策略研究联网运行控制策略联网运行控制策略外电网提供支撑；光伏、风电以最大功率输出；蓄电池调节直流侧电压；微网管理系统根据蓄电池状态充放电；并网逆变器调节直流侧功率平衡；燃气轮机

10、调节与外电网交换功率；3 混合微网协同控制策略研究联网运行双向联网运行双向AC/DCAC/DC控制器设计控制器设计idrefdcpcbaPVLn()()/skiUkIIIIS3 混合微网协同控制策略研究联网运行交换功率调节联网运行交换功率调节3 混合微网协同控制策略研究联网运行控制效果仿真联网运行控制效果仿真- -交流侧投切负荷交流侧投切负荷3 混合微网协同控制策略研究联网运行控制效果仿真联网运行控制效果仿真- -直流侧投切负荷直流侧投切负荷3 混合微网协同控制策略研究联网运行控制效果仿真联网运行控制效果仿真- -交直流离合交直流离合3 混合微网协同控制策略研究孤网运行控制策略孤网运行控制策略

11、蓄电池控制直流侧电压稳定；光伏以最大功率输出；风电参与系统频率调节燃气轮机作为主要微源进行调节；双向AC/DC变流器采用PI加PID相结合的方式间接利用蓄电池功率对交流侧扰动进行调节。3 混合微网协同控制策略研究孤网运行双向孤网运行双向AC/DCAC/DC控制器设计控制器设计主要分为两部分：蓄电池控制部分和频率控制部分。蓄电池调节部分主要利用PI调节使蓄电池输出电流快速达到控制电流值Ic ， Ic为系统根据蓄电池状态发出的充放电电流信号；系统频率调节部分主要利用PID控制使直流部分可以快速的对交流侧扰动做出调节，减小系统频率的改变幅度。iifdrefdcpcbaPVLnpfdfn=*(+)(-

12、)+)/+(+s)(- )sskkiUkIIIISkkf f3 混合微网协同控制策略研究孤网运行桨距角控制孤网运行桨距角控制风电机组主要通过对系统频率进行实时测量，然后对频率偏差进行PI调节以实现对桨距角的控制，进而改变风电机组的输出功率实现对系统频率的调节3i0pn()()/()kkffkvs3 混合微网协同控制策略研究孤网运行频率调节过程孤网运行频率调节过程- -投切交流负荷投切交流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行频率调节过程孤网运行频率调节过程- -投切直流负荷投切直流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行投切负荷孤网运行投切负荷三种模式： 1） 燃气轮机独立调节 2） 燃气轮

13、机和风力发电机组协同调节 3） 燃气轮机、风力发电机组和蓄电池协同调节两种扰动： 1） 在第10s时投入5MW负荷 2） 在第55s时切除5MW负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行投切交流负荷孤网运行投切交流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行投切交流负荷孤网运行投切交流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行投切直流负荷孤网运行投切直流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行投切直流负荷孤网运行投切直流负荷3 混合微网协同控制策略研究孤网运行交直流离合孤网运行交直流离合3 混合微网协同控制策略研究孤网运行交直流离合孤网运行交直流离合4 微网系统主动负荷响应微网日功率特性微网日功率特性

14、4 微网系统主动负荷响应电价激励政策电价激励政策000(1.60.4) (84.4%)Pr1.684.4%34.2%YYiceYPr1.19520.2088ice时段/h电价/元时段/h电价/元时段/h电价/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 微网系统主动负荷响应蚁群算法求解过程蚁群算法求解过程4 微网系统主动负荷响应m8m6m4m5m2m1m3？m10m11m7m12m9 m13m15m16 ( , ) ( , ), ( , ) ( , )( , )0,s Qj tj tjQj sj sP j tjQ蚁群算法求解演示蚁群算法求解演示4 微网系统主动负荷响应主动负荷响应对比验证结果主动负荷响应对比验证结果4 微网系统主动负荷响应削峰填谷效果削峰填谷效果024681012141618202224101520253035404550时 刻 （ h）功率（MW）燃 气 轮 机 日 输 出 曲 线 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 结论 1） 根据光伏发电模型，分析了不同环境下输出电流和输出功率与输出电压的关系，根据功率电压特性曲线，成功利用扰动观察法实现最大功率追踪；通过对蓄电池出口双向DC/DC变流器控制，成功实现蓄电池对直流母线电压的控制。 2） 提出了交直流混合微网在联网运行状态下的控制策略：光伏发电和风力发电以最大功率输出以充分利用可再生能源，微网管理系统通过控制微型燃气轮机输出功率来调节与外电网的交换功率，蓄电池仅参与直流母线电压调节，并通过微网管理系统实现输出快速归零。仿真结果证明了联网运行控制策