【摘 要】
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在现今能源需求与环境保护的双重压力下,分布式发电相关技术以其既可以提高能源利用率,又能充分利用可再生能源的优势得到了广泛关注。由于光伏发电、风力发电等分布式电源出力存在随机性、波动性等固有缺点,储能系统对微电网系统稳定运行具有重要意义。目前,含多种能源的储能方式得到了广泛研究,电-氢多能互补型微电网逐渐进入学者的视野。本文基于实际的气象条件和负荷需求,研究了电-氢多能互补型微电网的容量配置优化、虚
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在现今能源需求与环境保护的双重压力下,分布式发电相关技术以其既可以提高能源利用率,又能充分利用可再生能源的优势得到了广泛关注。由于光伏发电、风力发电等分布式电源出力存在随机性、波动性等固有缺点,储能系统对微电网系统稳定运行具有重要意义。目前,含多种能源的储能方式得到了广泛研究,电-氢多能互补型微电网逐渐进入学者的视野。本文基于实际的气象条件和负荷需求,研究了电-氢多能互补型微电网的容量配置优化、虚拟同步发电机并网电流控制和离网二次调频控制方法、能量管理策略。本文主要内容和工作具体如下:(1)通过对光伏阵列、电储能系统、氢储能系统、燃料电池工作原理的分析,分别建立包含光伏发电系统及储能系统的电能系统模型和包含燃料电池-电解槽-氢储能系统的氢能系统模型。通过电能系统及氢能系统的运行机理和互补特性,建立电-氢多能互补模型,为实现电-氢多能互补型微电网优化配置、运行控制与能量管理策略奠定理论基础。(2)通过研究电-氢多能互补型微电网的运行特征,提出一种以经济性和供电独立性为目标的优化配置方法。通过回溯搜索算法和粒子群算法的对比,验证了回溯搜索算法的有效性,提升了多能互补能效,增加了系统的可靠性。通过具体的实际算例,对优化配置模型和配置流程进行了仿真验证,并给出了最优目标下的配置方案。(3)针对电-氢多能互补型微电网中电网电压不平衡引起的分布式电源逆变器电流不平衡、冲击电流过大等问题,通过负序分量抑制机理,提出一种改进的虚拟同步发电机控制方法,使微电网在电压不平衡条件下能够稳定独立运行,维持并网电流的三相平衡。此外,针对传统的虚拟同步发电机控制只能实现一次调频,无法实现频率的无差调节的问题,提出一种基于虚拟同步发电机的二次调频控制方法,维持孤岛运行下系统频率的稳定,实现频率的无差调节,改善了电-氢多能互补型微电网的电能质量。最后通过Matlab/Simulink软件平台,验证了虚拟同步发电机控制并网三相电流平衡控制和离网二次调频控制的有效性。(4)对电-氢多能互补型微电网的各分布式电源、储能系统及相应的DC/DC变换器分别进行控制,针对电-氢多能互补型微电网分布式电源较多、工作状态复杂的特点,设计电-氢多能互补型微电网系统能量管理策略,通过Matlab/Simulink仿真对控制方式和能量管理策略进行了验证。
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