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2 微电网的研究
近三年来,围绕《含分布式电源的微电网运行与优化控制的合作研究》重大课题,致力于分布式发电、微电网运行、电力变换器控制、电力电子在电力系统中的应用、新能源并网与利用等相关领域项目的研究与合作,“风光发电控制与智能电网山西省科技创新团队”成员已在双向DC\DC、双向AC\DC、光伏逆变器等方面做了大量深入研究,并取得显著成果,可为交直流混合微电网中各类微电源、储能系统等的协调运行、光伏及风力发电并网以及电动车充放电控制等提供理论和技术支持。
a) 最早在国际上提出“交直流混合微电网”的概念、模型与结构。交直流混合微电网将交流配电网和直流配电网通过功率变换器相连接,不仅保留了交直流电网的优势,同时减少了多重交直流变换造成的能耗和电器设备中的多余电力电子转换器件。主要针对交直流混合微电网的结构、各微电源及储能装置的协调控制、微网结构中电力电子的拓扑结构做了大量研究。提出一种适用于交直流母线间功率变换器的下垂控制方式,可以实现交直流配电网功率自动调节,保证微电网功率平衡;提出新的电力电子拓扑结构,优化了微电源和储能装置功率出力及功率流向的无缝切换;
b) 针对微电网系统的集成做了大量研究,包括新能源发电(如风电、光伏等)并网,及电动汽车的充放电控制。主要有以下几方面研究重点:综合考虑多维风速影响因素,建立风速模型并进行风速预测,同时监测分析风力发电并网点的电能质量;分析评估新能源发电高渗透率情况下的系统运行可靠性和能源利用效率;提出一项新指标,用于评估风速骤升或缓降时风力发电系统的剩余电能;
c) 针对微电网系统中配电网可靠性的分析取得了显著的研究成果。主要研究有:针对新能源发电的不确定性和间歇性,提出了新的电力系统和微电网运行可靠性模型; 为了减少新能源并网引起的频率和电压的变化,提出了微电网中储能系统的优化设计方法;提出针对大型风电场进行四维风功率预测的模型和方法,提高电力调度计划的准确性,从而提高系统的可靠性和稳定性;建立融合风电和传统发电系统的发电模型,当系统负荷和发电量同时变化时,采用新算法减小可靠性分析运算量;针对系统无功功率源故障引起的无电压变化进行研究,并提出无功功率缺失对系统可靠性影响的相关指标;针对风机故障时对下游风速及风电场出力的影响,结合地形和风机可靠性,对风电场发电进行可靠性评估,并采用二次插值法计算风机最佳位置,保证风电场最大出力;
d) 针对微电网中存在的电压质量问题,提出了基于光蓄发电单元的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)。DVR以光蓄发电单元为储能单元,通过整流器串联接入到低压配电网与微电网公共连接处。提出了DVR的动态电压恢复方式、不间断供电方式和微电源方式的3种运行模式。通过对系统开关信号进行合理控制,实现3种模式的有效切换,提高DVR设备的利用率。DVR的动态电压恢复方式可有效抑制电压暂降或骤升,改善微电网电压质量;不间断供电方式可提高对负荷的供电可靠性;微电源方式可以减少主网的电能供给,实现节能减排。
3 结语
微电网能有效降低或消除分布式电源直接接入大电网所产生的负面影响,为新能源及可再生能源并网发电的规模化应用提供了新的途径。微电网技术在我国已经兴起,顺应了我国大力开展可再生能源发电,社会可持续发展的要求,因此对其进行深入研究具有重大意义,将促进山西省风电、光电产业健康、持续发展。
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