考虑非线性不平衡因素的微电网容量配置与协调控制策略研究

Micro-grid system is an effective way to integrate advantages of various distributed energy resources, weaken the adverse effects of distributed generation on the grid and fully exploit the comprehensive benefits of distributed generation. It has become one of the hot topics and important development directions of distributed generation research field. The research contents are summarized as follows: (1) In order to deal with multi-objective optimized capacity allocation problem, the multi-objective nonlinear programming model with multiple constraints is established and the chaotic multi-objective optimization genetic algorithm is proposed to solve micro-grid capacity configuration. (2) In.order to deal with the micro-grid stable operation control problems, the full-order small signal dynamic characteristics of the micro-grid is researched; the stability mechanism and operation mechanism of micro-grid are revealed. We adopt layered control strategy and build micro-grid operation optimization mathematical model. The coordinated control strategy based on adaptive niche genetic algorithm is proposed to improve the steady-state and dynamic performance of the micro-grid system in different operating modes and in the process of mode.switching. (3) For the problem of micro-grid operation with nonlinear, unbalanced load and abrupt load, a new coordinated control strategy based on voltage regulation reactive power compensation and harmonic suppression is proposed to ensure the power quality satisfying IEEE standards and achieve economic operation and smooth switching of the micro-grid. The research will help to promote the use of clean energy and renewable energy, improve energy efficiency and energy supply structure, and ensure the safe and reliable energy supply.

微网系统是整合各种分布式能源优势、消弱分布式发电对电网的不利影响、充分挖掘分布式发电综合效益的有效方式，已成为分布式发电领域的研究热点和重要发展方向之一。本项目首先针对微网容量多目标优化配置问题，构建带多约束条件的多目标非线性规划模型，并采用混沌优化多目标遗传算法实现微网容量多目标配置优化设计；其次，针对微网稳定运行控制问题，研究微网全阶小信号动态特性，揭示微网的稳定机理和运行机理，并采用分层控制策略和基于小生境自适应遗传算法的协调控制策略，以提高微网在不同运行模式下及模式切换中的稳态特性和动态性能；最后，针对含非线性、不平衡负载以及突变负载的微网运行问题，采用基于电压调节无功补偿与谐波抑制一体化的新型协调控制策略，以使电能质量满足IEEE标准，确保微网的经济运行和平滑切换。本项目的研究成果有利于构建绿色电网、推动可再生能源的利用、提高能源利用效率、保证能源供应安全。

微网系统是整合各种分布式能源优势、削弱分布式发电对电网的不利影响、充分挖掘分布式发电综合效益的有效方式，已成为分布式发电领域的研究热点和重要发展方向之一。.首先，针对微网容量多目标优化配置问题，构建了冷热电联供微网系统，提出一种矩阵传函法建立描述该系统能量转换与能量流动关系的数学模型。建立了以综合考虑经济运行、供电可靠性和环境效益为目标的多目标函数的多目标优化配置模型，提出一种改进的多目标量子遗传算法对该模型求解，获得容量最优配置方案。.其次，针对微网稳定运行控制问题，建立了包含分布式电源、负荷和电力网络在内的微网全阶小信号动态模型，基于特征值和灵敏度分析了线路阻抗、负载及控制参数对系统稳态和动态性能影响，揭示了微网的稳定机理和运行机理，并采用分层控制策略和基于小生境自适应遗传算法的协调控制策略，以提高微网在不同运行模式下及模式切换中的稳态特性和动态性能。.最后，针对含非线性、不平衡负载以及突变负载的微网运行问题，提出了采用基于电压调节无功补偿与谐波抑制一体化的新型协调控制策略。针对谐波抑制需求，设计了微源输出电压、电流和负载电流谐波控制策略，改善了电能质量；针对不平衡负载引起的负序电压，设计了负序电压控制环，补偿电压负序分量，保持微网电压三相平衡；针对突变负载，提出无功功率动态补偿策略，解决了突变负载引起的电压跌落问题。协调分布式电源采用相应控制策略，提高微网母线以及注入大电网的电能质量，同时确保微网运行模式的平滑切换。.本项目的研究成果有利于构建绿色电网、推动可再生能源的利用、提高能源利用效率、保证能源供应安全。.针对本项目研究内容和关键问题，在该项目资助期间发表标注资助论文17篇，其中SCI检索国际期刊7篇。授权国家发明专利2项，软件著作权1项，研究成果获得中国自动化学会科技进步奖二等奖。负责人入选湖北省百名女性科技创新人才。已培养7名硕士研究生。