微网系统的能量管理和协调控制研究

摘要

微网作为分布式发电技术的重要表现形势，越来越受到世界各国的广泛关注。微网一般由光伏、风电等可再生能源，储能电池、超级电容等储能设备，负荷设备，微型燃气轮机等组成。分布式发电单元一般通过电力电子变流器接入到微网系统中，对于电力电子变流器的控制直接影响微网的运行性能。合理的选择微网系统的控制策略，协调微网内各个分布式发电单元的出力，是微网研究中的关键问题。　　本文结合分层控制和对等控制的思想，对微网的能量管理和协调控制方法做了一定的研究。首先本文对于微网的三种控制模式即对等控制模式、主从控制模式、分层控制模式分别进行了介绍，并对现有的分布式发电单元的逆变器控制策略进行了简单的说明。在此基础上，结合分层控制和对等控制的思想，将微网系统分为了设备层、微网中央控制层、优化协调层三个逻辑层次的分层控制结构，并设计了位于优化协调层的微网能量管理和监控软件。其主要功能包括人机交互界面、数据采集模块、协调控制模块和能量管理模块。人机交互界面方便用户时刻观察微网的运行状态;数据采集模块采用以太网通讯方式采集底层设备的数据，以及下发调度指令等;协调控制模块主要实现系统在孤岛时的二次调频调压和预同步操作，保证系统稳定运行;能量管理模块采用粒子群优化算法，并实现组态王和matlab之间的通信，利用matlab强大的编程能力弥补组态王无法编写复杂算法的缺点，通过matlab和组态王之间的数据交互完成能量管理功能。最后，利用4台储能逆变器和3台可调模拟负荷构成微网系统实验平台，验证了微网能量管理和监控软件的协调控制功能中的二次调频调压算法和预同步算法的可行性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 微网的基本概念

1．1．2 微网的基本结构

1．2 微网研究中的关键技术

1．2．1 微网运行控制研究

1．2．2 微网能量管理系统研究

1．3 论文研究意义

1．4 论文研究内容

第二章 微网的控制结构及控制方式

2．1 微网系统的控制模式

2．1．1 对等控制

2．1．2 主从控制

2．1．3 分层控制

2．2 分布式电源逆变器接口的控制策略

2．2．1 恒功率控制

2．2．2 恒压频控制

2．2．3 虚拟同步机控制

2．2．4 下垂控制

2．3 微网系统的协调控制

2．3．1 微网孤岛调频调压控制

2．3．2 微网并离网平滑切换控制

第三章 微网能量管理和监控系统的设计

3．1 基于分层控制的微网系统结构

3．1．1 设备层

3．1．2 微网中央控制层

3．1．3 优化协调层

3．2 微电网能量管理和监控软件的设计

3．2．1 人机交互界面

3．2．2 数据采集系统

3．2．3 协调控制功能

3．2．4 能量管理功能

第四章 EMMS能量管理功能实现

4．1 能量管理软件设计流程

4．2 微网与主网之间的电能交互策略

4．3 基于粒子群算法的能量管理仿真优化

4．3．1 粒子群算法介绍

4．3．2 基本粒子群算法流程图

4．3．3 算例仿真分析

4．4 matlab与组态王通讯设计

4．4．1 基于OPC的matlab和组态王的通信

4．4．2 matlab和组态王间接通信设计

第五章 微网实验平台搭建和实验验证

5．1 二次控制实验验证

5．2 预并列实验验证

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况