光伏发电并网与微网运行控制仿真研究

【摘要】： 随着能源与环境问题的日益凸显,分布式发电技术不断发展,光伏发电无疑是其中极具代表性和发展前景的一种。然而分布式电源大量接入对大电网带来的诸多不利影响又成为制约其发展的瓶颈,微网技术的出现很好的解决了这一问题。微网作为-个前沿的研究领域,是各国目前研究的热点。考虑到建立微网实验系统的复杂性和局限性,目前常采用软件建立微网动态仿真模型,用以研究分布式电源并网运行、微网运行控制以及智能电网相关问题。因此,建立以光伏发电为代表的分布式电源及微网运行控制仿真模型具有重要的现实意义。 本课题以建立微网运行控制仿真平台为目标,在Matlab/Simulink仿真环境中建立了光伏电池以及PQ、V/f、Droop三种典型微网运行控制策略的仿真模型。在分析原理的基础上给出了模型结构和参数设计方法,通过算例验证了模型的有效性和正确性。仿真分析表明所建立的模型可以用于分布式电源并网和接入微网运行控制问题的仿真研究,具有一定的通用性和拓展性。 首先,依据光伏电池原理建立了通用的光伏电池工程仿真模型,并采用扰动观察法通过控制Boost电路占空比实现光伏电池的最大功率跟踪控制。仿真表明模型对外界环境变化具有较好的适应性和良好的动态性能。 其次,研究实现了光伏发电并网运行控制策略的仿真模型。对于单相光伏发电,建立了电网电压前馈补偿的SPWM电流跟踪控制模型,仿真验证了模型能够实现单位功率因数并网。在三相光伏发电并网的研究中,阐述了PQ控制策略原理并在旋转dq坐标系中建立仿真模型,讨论了软件锁相环结构和电流控制环设计方法。仿真结果表明PQ控制模型实现了有功功率和无功功率的解耦控制。 然后,建立了V/f和Droop控制策略的仿真模型。仿真模型可以用于微型燃气轮机、燃料电池、光伏与储能装置结合等分布式电源的运行控制,对微网特别是孤岛运行的控制具有重要意义。通过分析两种控制策略原理,给出了控制结构,建立了仿真模型,研究了模型参数的选择和设计方法。 最后,为验证模型有效性和正确性设计了三个微网运行控制仿真算例。通过主从控制算例证明V/f模型能够在孤岛运行中跟踪负荷波动。将Droop模型用于对等控制算例,仿真表明模型满足下垂控制原理,能够实现功率共享并保证频率和电压的稳定。设计了一个综合运用PQ和Droop控制模型的算例,获得了微网在运行模式切换、负荷变化和电源功率变化时的运行特性。仿真结果证明了模型的有效性,表明模型为建立微网运行控制仿真平台提供了有效途径。 【关键词】：光伏发电 并网运行 微网控制 PQ控制 V/f控制 Droop控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题的背景及意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 微网及其控制算法的研究现状14-16
• 1.2.2 微网运行控制仿真的研究现状16-17
• 1.3 本论文的主要工作17-18
• 第2章 光伏电池建模与仿真分析18-29
• 2.1 光伏电池模型18-22
• 2.1.1 光伏电池数学模型18-20
• 2.1.2 光伏电池模型20-21
• 2.1.3 仿真分析21-22
• 2.2 最大功率跟踪控制模型22-28
• 2.2.1 最大功率跟踪原理22-23
• 2.2.2 最大功率跟踪算法模型23-26
• 2.2.3 仿真分析26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 光伏发电并网运行控制仿真研究29-51
• 3.1 单相光伏发电并网模型29-35
• 3.1.1 单相光伏发电并网结构29-30
• 3.1.2 单相光伏发电并网控制模型30-32
• 3.1.3 仿真分析32-35
• 3.2 三相光伏发电并网模型35-50
• 3.2.1 三相光伏发电并网主电路模型35-37
• 3.2.2 PQ控制模型37-40
• 3.2.3 软件锁相环设计40-41
• 3.2.4 电流控制环设计41-45
• 3.2.5 仿真分析45-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第4章 微网运行控制策略建模51-65
• 4.1 微网V/f控制模型51-57
• 4.1.1 V/f控制策略51-53
• 4.1.2 V/f控制模型53-54
• 4.1.3 V/f控制模型参数设计54-57
• 4.2 微网Droop控制模型57-64
• 4.2.1 Droop控制策略57-59
• 4.2.2 Droop控制模型59-61
• 4.2.3 Droop控制模型参数设计61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第5章 光伏发电接入微网运行控制仿真研究65-80
• 5.1 微网主从控制65-69
• 5.1.1 主从控制65-66
• 5.1.2 仿真分析66-69
• 5.2 微网对等控制69-74
• 5.2.1 对等控制69-70
• 5.2.2 仿真分析70-74
• 5.3 微网综合控制74-79
• 5.3.1 综合控制74
• 5.3.2 仿真分析74-79
• 5.4 本章小结79-80
• 结论80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86

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微电网运行与控制的建模与仿真    冒波波

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基于强化学习算法的孤岛微电网智能发电控制    梁海华

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西部省份光伏发电项目启动    

现代逆变技术的广泛应用    钟伟强

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基于多Agent的电力远动信息实时传输的研究    黄敏

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

广域保护系统结构及故障判别算法研究    丛伟

数字化UPS/EPS系统控制关键技术及其应用研究    易龙强

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

具有组合功能的智能化通用正弦逆变电源的研制    刘慧文

再生能源回馈电网系统中逆变器的研究    首福俊

分布式电源接入系统的研究    胡成志

分布式发电系统孤岛效应的研究    姚丹

分布式发电与配电网保护协调性研究    王希舟

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

含光伏阵列及燃料电池的微网建模与仿真    陶琼;吴在军;程军照;凡勇;

小微网的大未来    董谷媛;凌玮;

基于Agent的微网控制系统研究    宋斌;

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究    黄宇淇;方宾义;孙锦枫;

向国家级智能微网研究基地进发    杨晴;严玉廷;

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统    杨占刚;王成山;车延博;

光伏LED照明驱动电路普适性控制器的研究    祝青;王晓晨;

包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化    丁明;张颖媛;茆美琴;刘小平;徐宁舟;

基于短期负荷预测的微网储能系统主动控制策略    陈益哲;张步涵;王江虹;毛彪;方仍存;毛承雄;段善旭;

国内外消息    

微网运行控制技术的研究    张昱;廖威;马早康;

云电科技园智能微网研究    严玉廷;苏适;

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光伏微网控制技术研究    严玉廷;卢勇;

微网的潮流控制策略浅析    孔宪国;

计算机在农业科技进步贡献仿真中的应用    钟永新;吕永成;马继汇;

大型复杂引水系统一般特性及运行调度仿真模型研究    张超;陈武;

公共危机伪信息扩散模型及仿真研究    赵远萍;闫强;舒华英;

超低副瓣天线平面时域近场测试的仿真模型    陈国华;薛正辉;李伟明;刘瑞祥;

微网中复合储能的互补配置研究    梁惠施;范明天;张祖平;

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10MWp光伏发电项目将落户我地区    记者 张中源

石市5个光伏发电项目通过评审    记者 乔素华

上海适合光伏发电吗    记者 周桂龙

服务光伏发电行业    记者 沈翀　刘加佳

我国光伏发电规模化应用启动在即    记者 夏祖军　韩馨仪

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青海巨资补贴光伏发电引投资狂潮    CNE 记者 段贵恒 赵静

“金太阳”聚集“光”和“热”,财税优惠催生光伏发电业    本报记者 江钰铃　通讯员 周辰恩

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

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微网控制及小信号稳定性分析与能量管理策略    苏玲

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分布式电源的优化调度    杨为

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基于光伏发电微源的微网动态特性研究    赵巧云

微网容量优化配置与能量优化管理研究    石庆均

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基于不同结构的微网运行控制策略研究    牛铭

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