分布式發電及微電網的關鍵技術及工程應用檢視原始碼討論檢視歷史

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分布式發電及微電網的關鍵技術及工程應用微網利用可再生資源來發電，降低能耗、減少對環境的污染;微網作為大電網的補充，提高電力系統的可靠性和靈活性。在能源危機日益嚴重和環境污染日益惡化的今天，微網技術從根本上改變了應對負荷增長的方式。而微網的EMS作為微網技術的重要組成，研究與開發微網EMS能提高微網的發展和廣泛應用。現有的微網EMS在數據採集狀態監測等基本功能方面已經比較成熟，但在功率預測、協調控制、經濟優化等高級應用功能方面，仍屬於探索階段。

項目簡介

本項目着重研發微網的功率預測、協調控制、優化運行等幾個關鍵技術問題。本成果的創新點在於針對上面3個關鍵問題提出新的方法，解決這些問題。 風光發電具有較強的隨機性、間歇性和波動性，輸出功率不穩定，大規模接入電力系統將增加電網安全穩定運行的難度，加重系統備用負擔。因此，提高風光發電輸出功率的預測水平是充分併合理利用可再生能源的關鍵問題。本成果考慮結合環境因素和氣候影響，針對光伏發電、風力發電，分別提出了基於密度峰值層次聚類的短期光伏功率預測方法、基於EEMD和LS-SVM模型的風電功率短期預測方法，獲得更好的預測效果。

微網的功率預測方法研究的創新點

（1）對天氣類型進行無監督的聚類識別，比數值天氣預報對天氣類型的劃分更加明確，最終提高了光伏功率預測模型的精度;

（2）提出了基於密度峰值的層次聚類算法，並證明與傳統算法相比，該算法具有較快的收斂速度，更強的魯棒性能;

（3）對果蠅優化算法（FOA）進行了改進，使算法的搜索範圍更廣，速度更快，可調參數更少，有利於模型參數的確定。 根據微網中母線電能性質的不同，微網一般可以分為交流微網、直流微網、交直流混合微網。微網運行策略有孤島運行、併網運行兩種運行模式。微網的特性與其控制方法有很大關係。本項目對微網控制方法進行了重點分析與研究。針對交流微網，分別提出了基於改進型下垂控制的微電網多主從混合協調控制、基於Washout濾波器的虛擬同步發電機控制方法、一種帶輔助微源的新型主從協調控制策略研究、基於動態虛擬阻抗反饋和自適應下垂係數的改進型下垂控制方法、基於改進型恆壓控制與直流電壓控制的交流微網的協調控制等多種控制方法；針對直流微網，提出了孤島模式下光儲直流微網變功率控制策略、直流微網中PV發電系統的改進型恆壓控制策略、基於虛擬直流發電機的光伏系統控制策略等多種方法;針對混合微網，提出了基於變功率控制與直流電壓控制的混合微網的協調控制方法。

微網的控制方法的創新點

（1）提出了改進的下垂控制方法，對傳統下垂控制的改進之處有：①對電壓電流環採用了動態虛擬阻抗反饋，實現了功率解耦;②對功率控制環進行了改進，增加了下垂控制的適應性和穩定性。

（2）提出了一種帶Washout濾波器特性的虛擬同步發電機控制方法。

（3）提出了多主從控制、輔助主從控制兩種新型協調控制方法。

（4）提出了交流微網的新型控制策略-基於直流電壓控制與恆壓控制改進型的交流微網的協調控制，這種控制策略解決了交流微網光伏系統、風電系統與PQ控制、droop控制的協調性較差，進而致使交流微網穩定性較差的缺點。

（5）提出了光伏系統最大功率控制的新型控制策略-基於虛擬直流電機的光伏系統的MPPT控制，這種控制策略解決了光伏系統慣性較小，致使環境變化對光伏系統穩定運行影響較大的缺點。

（6）提出了光伏系統限功率控制的新型控制策略-變壓控制，這種控制策略解決了光伏 系統的恆壓控制策略對光伏電池P-U特性曲線某一段曲線無能為力的缺點。

（7）提出了直流微網的新型控制策略-變功率控制，這種控制策略解決了直流微網分級控制時直流母線電壓的波動對直流微網穩定性影響較大與直流母線電壓最大值與最小值的差值過大的缺點。

（8）提出了基於變功率控制與直流電壓控制的混合微網的協調控制，它將直流子微網作為一個波動性微源與負荷，雙向AC/DC變換器採用直流電壓控制，直流子微網採用變功率控制策略。 微網的經濟運行要通過綜合考慮微網內部各單元特性，優化微網中各DG單元的出力和儲能單元的充放電管理，在滿足功率平衡、負荷需求、出力限制等前提下，實現發電成本、溫室氣體排放的最小化，滿足綜合效益最優原則。微網優化運行是一個多變量、多約束、多目標和非線性的組合優化問題。

本項目研究了微網優化運行方法。分別提出了含電動汽車混合儲能系統的微網多目標經濟優化運行方法、基於改進型量子遺傳算法的微電網經濟優化運行、微電網三相負荷不平衡優化運行方法。