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微电网的无功控制与最优补偿

微电网的无功控制与最优补偿

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作者：吴启亮河北工业大学

学位级别：硕士

随着分布式发电的发展,微电网技术在电力工业中的应用越来越广泛。微电网将分布式电源、负荷、储能系统、变流器及监控保护等装置有机结合在一起,是可再生能源充分利用较为理想的技术途径。微电网中的无功潮流不但影响系统的运行经济性... 详细信息

随着分布式发电的发展,微电网技术在电力工业中的应用越来越广泛。微电网将分布式电源、负荷、储能系统、变流器及监控保护等装置有机结合在一起,是可再生能源充分利用较为理想的技术途径。微电网中的无功潮流不但影响系统的运行经济性,而且随着微电网容量的增大,对系统电压控制的影响也越发明显。本文针对微电网的无功潮流,从基本理论、控制方法和最优补偿等问题展开研究。论文首先介绍了微电网的结构和运行方式,对微电网无功潮流理论、无功潮流对电压的影响、无功潮流控制的必要性进行了分析;分别从微电网系统潮流控制模式和微源逆变器控制方法两个层面分析了微电网无功控制的基本方法和特点;重点论述了无通讯支持的传统下垂控制基本原理和存在的问题。对微电网内影响无功潮流的因素进行了阐述,讨论了各种分布式发电的无功出力特性及无功补偿设备的优缺点。其次,对微电网孤岛运行、并网运行及切换并网运行的无功控制要求进行分析,论述了相应控制方法,并进行了仿真验证;分析了动态无功补偿设备(STATCOM)的工作原理、控制策略及其在微电网中的作用,讨论了无功补偿设备接入位置对微电网经济性的影响和接入位置的选择方法,为微电网的无功最优补偿奠定基础。在此基础上,研究无功补偿设备与分布式发电相配合的以微电网经济性为目标的无功最优补偿。在分析现阶段常用无功最优补偿数学模型和求解算法的基础上,针对无功补偿设备的动态性能及其在多DG微电网中的具体应用,深入分析了综合经济性最优的无功补偿策略。以STATCOM为补偿设备,考虑设备投资和运行时效性,以总年费最小为经济性目标函数,综合年内不同时间分段DG出力和负荷波动的影响,在目标函数中引入所有时间分段电压水平和DG无功出力的偏差罚函数;针对智能算法求解速度和精度的限制,采用基于线路损耗灵敏度优化初始种群的两阶段布谷鸟算法求解最优化数学模型,并制定算法的两阶段求解流程。最后,采用IEEE14节点构建多种DG接入的微电网系统,利用MATLAB/Simulink平台对所提综合经济性最优无功补偿策略进行仿真验证,确定STATCOM安装位置和容量,并对补偿前后的结果进行分析和对比。结果表明,所述最优补偿策略具有较好经济性和改善系统电压分布的优点;同时证明,两阶段CSA算法具有求解精度高,收敛速度快的特点。

关键词：微电网微电网的无功潮流微电网的无功控制综合经济性最优无功补偿两阶段CSA算法

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