含多类分布式电源的微网电压频率控制与稳定性分析

随着能源与环境和谐发展战略的实施,微网作为大电网的有效补充必将广泛渗透到我国电力系统当中。本项目拟对含有多类分布式电源的微网内任意节点电压控制、频率调节和系统稳定性进行研究。研究下垂控制器的稳定性和鲁棒性并进行控制器改进。考虑微网内负荷位置的分散性和负荷种类的多样性，提出基于有载调压变压器的节点电压调节策略，使微网内任意节点电压满足用户需求。对含有多类分布式电源的微网，在建立不同时间尺度微网动态模型的基础上进行系统频率稳定性分析，研究使系统稳定的各类控制器参数范围和各种系统参数对频率稳定性的作用律，以及各类分布式电源（电力电子接口电源和直接接口电源）对微网稳定性的影响规律。探索IEC61850通信协议在微网中的应用，建立微网调度管理系统，实现频率二次调节和微网对各类电源、负荷和设备的优化管理。本项目的开展对微网发电技术的推广应用和标准化具有重要的理论意义和参考价值。

(1）关于微网分布式电源控制器的设计和能量管理系统：. I：提出了一种多功能逆变器的概念。. II：提出了一种利用光伏-蓄电池组合发电系统提高并网点功率因数的方案。在综合考虑并网逆变器的额定容量、光照条件及负荷功率瞬时变化等实际情况下，分析系统多种运行模式，提出一种分层控制控制策略,该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换，保证在逆变器额定容量下输出有功的同时提供无功补偿并动态提高并网点功率因数。.III：提出了利用光伏-蓄电池组合发电系统为大电网提供频率支持的方法。采用模糊分类思想对检测的电网频率进行分类，建立了光伏-蓄电池发电系统为大电网提供频率支持的能量管理方案。. IV：提出了一种利用光伏-蓄电池组合发电系统为负荷提供UPS功能的能量管理策略。设计了一种大功率光伏发电系统结构，建立了光伏-蓄电池发电系统为负荷提供不间断供电的能量管理方案,提供短时UPS功能。. V：提出了一种光伏微网为电动汽车无线供电的方法。建立了一种光伏微网的分层控制策略,设计了无线电能传输系统，根据电压-功率之间的线性关系，发射端通过调节电压实现不同类型不同功率的电池负载接入时可靠充电。.（2）关于微网小信号稳定性分析：. I：提出了不同电压等级微网状态空间模型的建立方法。通过不同环节的惯性时间常数和系统特征值分析，提出了不同电压等级微网可采用不同状态空间方程进行微网小信号稳定性分析。. II：研究了含同步发电机和逆变器接口的分布式电源采用下垂控制时独立运行微网的小信号稳定性。建立了系统的小信号状态空间模型，通过特征值、根轨迹和PSCAD时域仿真，分析了保持微网稳定的主要参数变化范围。计算了不同状态变量对特征值的参与因子和特征值对系统参数的灵敏度。.（3）关于微网暂态稳定分析：. I：研究了微网内多个分布式电源采用P-f和Q-V下垂控制与PQ控制相结合的控制策略时微网的暂态稳定性。.（4）关于微网实验系统：. 利用dSPACE DS1103及DSP2812开发了多功能逆变器和两台逆变器并联的实验系统。.（5）成果的简要概述:. 本项目的成果包括：培养博士后1名，硕士2名，在读硕士5名，发表论文11篇（EI检索文章5篇，SCI检索文章1篇），申请专利6项（1项授权），另有2项专利正在申请受理中，在投未发表文章5篇。