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分布式发电技术具有环保、可靠、高效、灵活等优点,微网能充分发挥分布式发电优势,有利于新能源发电的应用。但是,由于风电和光伏发电等微电源的输出功率的不稳定性及微网内负荷变动剧烈,使微网经常处于发电功率与负荷功率极不平衡的状态,由于电源调节能力不足,孤网运行时电源难以跟踪负荷,不能保证电压与频率质量。同时,风电功率的周期性摆动导致微网枢纽点电压波动,可能使微网不能满足电能质量指标中“电压波动与闪变”的规定。当并网运行的微网内发电功率与负荷功率严重不平衡时,突然脱网难以进入可接受的平衡状态,甚至导致频率与电压崩溃。因此微网的控制问题成为近年来的研究热点。 基于风能和光能分布广泛、储量丰富,本文针对采用风电与光伏发电作为电源的微网进行研究,着重研究微网的结构,微电源的运行特性和控制策略,保证微网的电压与频率质量及其运行稳定性。作了如下工作: ①基于微电源的工作原理与运行特性,提出了风光微网的总体结构,在中心变电站加装静止无功发生器(SVG)和储能蓄电池来提高微网自动控制电压和频率的能力,并在负荷节点装设电容器以保证其电压水平。通过潮流计算验证了所提微网结构和参数的正确性。 ②根据微网结构,提出了微网的控制策略和调节方法:以SVG强大、快速的无功控制能力,在电网的各种运行状态下,按中心节点的电压进行自动无功控制,保证中心节点的电压水平;基于光伏发电和蓄电池具有快速控制有功的能力,提出在两者的控制系统中增加按微网频率进行有功调节的功能,在微网独立运行时实施微网的自动频率控制。 ③对所提控制策略和调节方法进行了数值仿真计算研究,模拟了孤网运行状态下负荷突然变动的情况,证明了SVG自动调压和光伏发电与蓄电池自动调频可以保证孤网运行的电压和频率质量。计算了微网在发电功率过剩和发电功率不足两种状态下突然脱网的动态过程,由于光电与蓄电池加装自动调频能力保证了脱网后的微网有功平衡,使微网由并网运行状态安全过渡到孤网运行状态。 ④风电功率周期性扰动会引起电压波动与闪变,本文对此进行了仿真计算,结果表明电容器补偿会扩大电压波动,SVG能很好地抑制电压波动。文中还研究了风电功率扰动周期和SVG的电流调节速度和电压调差系数对抑制电压波动效果的影响,在调差系数和调节时间常数均取小、风功率波动周期较大时抑制效果最佳,但所需的调节容量随之增大。