【摘要】：主動配電網(wǎng)環(huán)境下,將發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)的小風(fēng)電、光伏發(fā)電與蓄電池組成微電網(wǎng),協(xié)調(diào)控制其內(nèi)的多個可再生發(fā)電單元使其成為發(fā)電功率分時恒定的發(fā)電單元或者負(fù)荷,既方便配電網(wǎng)對微電網(wǎng)群的調(diào)度和管理,又能促進(jìn)分布式可再生能源的安全消納。在綜合考慮風(fēng)光儲微電網(wǎng)風(fēng)速曲線和光照條件瞬時變化且儲能容量配置較小等實際情況下,提出一種分層協(xié)調(diào)控制策略。首先根據(jù)每時段風(fēng)速及光照強(qiáng)度預(yù)測信息給出了聯(lián)絡(luò)線分時交換功率的計算方法,上層中心控制器將該聯(lián)絡(luò)線交換功率參考值與上級主動配電網(wǎng)調(diào)度中心通信,制定分時聯(lián)絡(luò)線交換功率。上層中心控制器并依據(jù)此分時功率需求實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行模式的選擇及切換以及底層控制器的選擇和管理。該分層控制策略實現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的無縫轉(zhuǎn)換,保證了風(fēng)光儲微電網(wǎng)按照聯(lián)絡(luò)線交換功率需求輸出,即聯(lián)絡(luò)線功率分時恒定。當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電和光伏輸出的瞬時功率之和與聯(lián)絡(luò)線交換功率需求相差較大時,微電網(wǎng)內(nèi)可能會出現(xiàn)部分棄風(fēng)棄光。該文建立了風(fēng)光儲微電網(wǎng)仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果驗證了所提策略的正確性與有效性。
【圖文】：

第32卷第15期肖朝霞等風(fēng)光儲微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制策略圖1風(fēng)光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)Fig.1Structureofahybridwind-photovoltaic-energystoragesystem控制系統(tǒng)包括上層中心控制器和底層控制器。上層中心控制器是微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)制定風(fēng)光發(fā)電預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、聯(lián)絡(luò)線分時交換功率的計算、系統(tǒng)運(yùn)行模式的選擇及切換、風(fēng)電和光伏單元底層控制器選擇和控制器參考值計算、蓄電池充放電控制器的選擇和管理等。通過協(xié)調(diào)控制微電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電、光伏和蓄電池單元，滿足主動配電網(wǎng)的調(diào)度需求，實現(xiàn)與主動配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率的分時恒定。底層控制器包括風(fēng)電單元最大功率跟蹤控制器、變槳距控制器、光伏單元側(cè)逆變器恒功率控制器和蓄電池充放電控制器。其中蓄電池充放電控制包括光伏最大功率跟蹤的充放電控制和恒流恒壓充電控制。2上層中心控制器2.1聯(lián)絡(luò)線分時恒定功率值的計算采用電量平衡法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線分時恒定功率值的計算。忽略系統(tǒng)自身損耗，設(shè)風(fēng)光儲微電網(wǎng)任意時刻輸出的總有功功率為Pgl=Pw+Pv+Pb(1)式中，Pgl為風(fēng)光儲微電網(wǎng)向電網(wǎng)輸送的有功功率;Pw、Pv、Pb分別為風(fēng)力發(fā)電單元、光伏單元和蓄電池輸出的有功功率。當(dāng)蓄電池放電時Pb為正，充電時Pb為負(fù)。假定已知在調(diào)度時段T內(nèi)的預(yù)測風(fēng)速曲線和光照曲線，可計算調(diào)度時段T內(nèi)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電所發(fā)出的電量分別為Ww、Wv。Ww+Wv=∫T0Pwdt+∫T0Pvdt(2)則調(diào)度時段T內(nèi)，微電網(wǎng)可發(fā)電的平均功率為PT=Ww+WvT(3)因此，風(fēng)光儲微電網(wǎng)在調(diào)度時段T內(nèi)輸出有功功率的期望值為該時段內(nèi)的平均輸出功率，即P*gl=PT。儲能容量的選擇要確保微電網(wǎng)輸出功率平滑，一?

電工技術(shù)學(xué)報2017年8月力發(fā)電控制系統(tǒng)。底層控制器包括最大風(fēng)能追蹤控制和變槳距控制［21］。最大風(fēng)能追蹤控制如圖3a所示。當(dāng)不需要限制風(fēng)力發(fā)電單元功率輸出時，風(fēng)力發(fā)電單元在某一風(fēng)速v下應(yīng)輸出其最大功率P*wmax。以最大功率P*wmax作為最大風(fēng)能追蹤控制的參考值對雙饋發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率電流雙閉環(huán)控制，即可實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電單元的最大風(fēng)能追蹤控制。圖3雙饋風(fēng)電單元底層控制器Fig.3Localcontrollerofwindgenerationunit槳距角控制如圖3b所示。當(dāng)需要限制風(fēng)力發(fā)電單元功率輸出時，，通過調(diào)節(jié)槳距角β來調(diào)節(jié)風(fēng)電單元的功率輸出使其在功率參考值。通過采集當(dāng)前發(fā)電機(jī)的輸出功率Pw與參考功率P*w進(jìn)行比較，誤差經(jīng)過PI控制器進(jìn)入變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生所需要的β*，風(fēng)機(jī)槳距角發(fā)生相應(yīng)的改變，使風(fēng)電單元的輸出功率保持在參考值P*w，變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)通�？梢院喕癁橐浑A系統(tǒng)，Kβ為比例系數(shù)，τβ為變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)時間常數(shù)。3.2光伏側(cè)逆變器控制光伏側(cè)逆變器控制主要采用恒功率控制，如圖4所示，由功率外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)組成，可實現(xiàn)逆變器輸出有功功率和無功功率的解耦控制［22］。3.3蓄電池充放電控制蓄電池控制系統(tǒng)由雙向DC-DC變換器組成，包含降壓斬波Buck充電電路和升壓斬波Boost放電電路。蓄電池充電控制器如圖5所示，Ubat、Ibat為蓄電池充放電電壓與電流，UDClink為光伏側(cè)直流母線電壓，圖4光伏側(cè)逆變器的恒功率控制Fig.4ConstantactiveandreactivepowercontrollerofPV-inverterDdutycycle為升降壓模塊開關(guān)占空比。恒流充電控制如圖5a，恒壓充電控制如圖5b，實現(xiàn)光伏最大功率跟蹤或者軟關(guān)閉的充電控制器如圖5c。圖5蓄電池充電控制Fig.5Batterychargeco
【作者單位】： 天津工業(yè)大學(xué)電工電能新技術(shù)天津市重點(diǎn)實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51577124) 天津市重點(diǎn)基金(15JCZDJC32100) 天津市科技支撐計劃重點(diǎn)項目(15JCZDJC32100)資助
【分類號】：TM727

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