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揭秘:微电网关键技术研究

2014-08-28 10:12来源:分布式能源与微电网关键词:微电网保护与控制微电网技术收藏点赞

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微电网的强非线性、强刚性等特点对数字仿真技术从计算能力、数值稳定性和计算速度方面提出了更高的要求,传统的数字仿真工具有时不能满足各种情况下微电网全过程仿真的需要。目前,相关研究主要从建模和仿真方法两方面对微电网的数字仿真性能进行提升。

6.1.1微电网综合建模技术

对微电网的建模涵盖各个结构层面及不同时间尺度,应针对不同的研究目的,建立各种元件在不同时间尺度下的仿真模型,并根据需要合理选择仿真模型,从而保证仿真精度和效率。此外,对于微电网中非线性部分的化简或降维能够极大地提高仿真速度,如对分布式电源的非线性静态特性通过分段线性拟合化简[48],以及结合自动微分技术降低计算中仿真模型的雅可比矩阵维数[49]等。

6.1.2微电网数字仿真方法

微电网稳态分析是微电网稳定性仿真、规划、调度的基础,与常规配电系统稳态分析相比,其特殊性首先体现在分布式发电系统的建模方面。根据分布式电源的运行方式和控制特性,可将其处理为PV、PI、PQ、PQ(V) 节点等几种类型[50]。此外,还需要考虑交直流混合微电网的特性,发展微电网交直流混合潮流模型,为稳定性仿真提供交直流初始运行点[51]。

在微电网稳定性仿真中,与传统的电力系统机电暂态仿真类似,系统由一组微分和代数方程进行描述。考虑到微电网的特性,在求解过程中,传统的显式算法可能无法满足数值稳定性的要求,而隐式算法较大的计算量可能影响仿真速度。为此,多种改进的算法显示出在仿真速度和稳定性上的优势,如多速率求解算法[52]、显式—隐式混合积分算法[53]、基于数值微分求导的隐式求解算法[54],以及适用于刚性微分方程的投影积分算法等。

在微电网电磁暂态仿真中,大量的电力电子设备要求在仿真中采用更小的计算步长来满足精度需求。对电力电子设备的精确求解涉及计算矩阵时变、步长间开关动作、数值振荡等问题,需通过线性插值结合临界阻尼调整法[55]进行处理,而微电网的强非线性使其精确求解过程又涉及非线性方程迭代求解[56]。这使得微电网暂态仿真的计算规模严重受限于其仿真计算速度。除了高效的稀疏技术外,采用并行仿真算法可大大提高求解效率,其核心是网络分割和并行计算技术,及多节点、多任务之间的数据通信技术。

针对微电网特点,可将电气系统与控制系统的求解过程进行解耦及并行计算[57]。另一种思路是从算法层面研究加快仿真速度的可能性,如基于矩阵指数运算的显式数值积分算法、基于状态空间的网络化简方法等[58],均能在保证算法稳定性的同时改善微电网电磁暂态仿真的计算精度与速度。

原标题:微电网关键技术研究
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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