含分布式电源的智能小区微网系统经济调度与孤网运行下的调频策略研究

摘要

智能小区微网系统是将智能小区内的分布式电源、储能装置以及用户负载等组织起来形成的低压电网，它通过配电网络向智能小区的居民负荷供电，既能并网运行又能孤岛运行。智能小区微网系统作为新的发电技术和供能方式的接入端，为实现分布式电源、储能单元、负荷和配电网之间的能量协调，保障系统可靠供电与经济运行，就需要合理可行的智能小区微网系统运行与控制策略。
　　智能小区微网系统的经济调度是微网系统运行控制过程中的重要内容，其采用经济的调度方案协调各分布式电源的出力，以满足给定的负荷水平，使系统的运行成本最低;智能小区微网系统的频率控制是实现智能小区微网系统孤网运行下安全可靠与经济运行的重要保障，其通过调整调频机组的功率输出跟随波动的负荷需求，以维持智能小区微网系统频率的恒定，使系统处于经济稳定的运行状态。
　　本文围绕分布式发电与智能小区微网系统的经济调度与孤网运行下的调频策略开展研究工作，具体研究内容概括如下:
　　(1)首先阐述了智能小区微网系统国内外研究与发展现状，依据智能小区的技术特性、地理环境和气候条件，对含分布式电源的智能小区微网系统的结构进行了整体设计，将智能小区微网系统的各部件及其作用进行了详细阐述，建立了含分布式电源的智能小区微网系统各发电单元的数学模型，主要包括风力发电机组模型、光伏阵列模型、蓄电池模型、微型燃气轮机模型和电动汽车模型。
　　(2)根据智能小区所在地的气候条件（太阳辐射强度、风速、环境温度等），对系统分布式能源数据进行了处理，依据分布式电源的发电优先模式和微网系统运行的孤立和联网模式制定了智能小区微网系统4种典型控制策略。从系统生产成本、交易成本、惩罚成本和污染物排放成本4种优化目标出发，建立了含分布式电源的智能小区微网系统经济调度模型。最后采用改进粒子群优化算法求解经济调度模型，通过算例对比分析了智能小区微网系统在不同优化模型、不同调度策略下的综合效益。
　　(3)此外，智能小区微网系统孤网运行时的频率控制对安全经济运行有重要影响，本文针对具有较好调频能力的微源，设计了电动汽车参与系统调频的控制策略。建立了响应系统频率偏差的电动汽车调频模型，并针对大规模电动汽车，设计了系统调频的电动汽车参与模式，实现大规模电动汽车的充放电管理;考虑双馈感应风电机的动态特性，设计了辅助频率控制环节，实现了对风电机转子动能和桨距角的控制，使风电机的功率输出跟随微网系统频率变化。基于孤网运行的智能小区微网系统，建立了智能小区微网系统孤网运行下的频率控制动态模型，通过算例仿真，验证了所提出的调频策略改善了智能小区微网系统的频率调节性能，增强了抵御负荷冲击的能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 智能小区微网系统研究现状

1．2．1 智能小区微网系统仿真模型研究现状

1．2．2 智能小区微网系统经济调度的研究现状

1．2．3 智能小区微网系统调频控制的研究现状

1．3 本文主要工作

第二章 含分布式电源的智能小区微网系统建模

2．1 引言

2．2 含分布式电源的智能小区微网系统结构框架

2．3 风力发电

2．3．1 风力发电机组的最大输出功率

2．3．2 风能数据的处理

2．4 光伏发电

2．4．1 光伏电池的建模

2．4．2 光伏电池的最大输出功率

2．5 蓄电池

2．5．1 蓄电池的技术特性

2．5．2 蓄电池的储能容量

2．6 微型燃气轮机

2．7 电动汽车

2．8 本章小结

第三章 含分布式电源的智能小区微网系统经济调度

3．1 引言

3．2 智能小区微网系统的调度策略

3．3 智能小区微网系统的经济调度模型

3．3．1 目标函数

3．3．2 约束条件

3．4 基于改进PSO经济调度求解算法

3．4．1 改进粒子群优化算法

3．4．2 求解过程

3．4．3 算法总体流程

3．5 仿真与分析

3．5．1 系统参数设定

3．5．2 不同优化模型下的调度结果

3．5．3 不同调度策略下的优化结果

3．6 本章小结

第四章 智能小区微网系统孤网运行下的调频策略

4．1 引言

4．2 插入式电动汽车参与系统调频的控制策略

4．2．1 插入式电动汽车的功率调整模型

4．2．2 系统调频的电动汽车参与模式

4．3 考虑双馈感应风电机组动态性能的频率控制策略

4．3．1 转子动能控制

4．3．2 桨距角控制

4．4 智能小区微网系统孤网运行下的频率控制动态模型

4．4．1 智能小区微网系统传统机组调频模型

4．4．2 电动汽车参与智能小区微网系统调频的动态模型

4．5 智能小区微网系统孤网运行下调频仿真

4．5．1 系统参数设定

4．5．2 电动汽车参与系统调频的动态过程

4．6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及知识产权目录

附录B 攻读硕士学位期间参与的项目