分布式发电技术课程论文(4)

MT FC PV ES

微燃机 燃料电池 光伏发电 蓄电池组

400 100 20 20

0 0 0 0

表2.3 DSTATCOM仿真参数

电网电压/kV 电网频率/Hz 滤波器等效电阻/欧姆 滤波器等效电感/mH

20/0.4

50

0.2

2

使用Siemens Benchmark中压配电网模型，联合系统接入点容量设定为2828kVA，初始状态时，微网中总的负荷为有功负荷500kW，外部负载1为有功300kW，微源总的出力为有功550kW，提供微网内部所需的有功负荷并可回馈电网，其中负载4为电容器组，用于对消风机消耗的无功，微网的无功负荷主要由配电网提供，系统电压恒定。

设定在1.5秒时在负载1处添加三相阻感负荷接地故障，使系统增加了300kvar的无功负载，由于DSTATCOM设定补偿容量为20kvar，不足以维持无功负载突变造成的电压跌落，使微网与连续子系统DSTATCOM组成联合补偿系统，补偿较大容量的无功量，由DSTATCOM做精细调节，维持系统电压稳定，仿真分析如图2.21所示，仿真时间为3秒。

如图2.21 (a)- 图2.21 (d)所示，当离散子系统微网和连续子系统DSTATCOM分立运行时发生电压跌落时的补偿效果和各个无功源的无功输出水平，可见当没有采用专家控制策略时，由于两个控制输入对输出的影响不对称，DSTATCOM会首先对电压跌落作出响应，DSTATCOM对电压和电流的调节都比较快，会首先进入极限输出状态，如图2.21 (d)所示。微网也并不完全表现为具有较大备用功率的储能装置，调度功率过程稍慢，下垂控制的微源自动调整其运行点，发出一定无功，进入新的电压运行点，如图12(b)所示，PQ控制的微源由于没有接收到无功调度指令，故依然维持输出无功为0，由于有功和无功解耦不完全，在电压跌落发生和结束时，PQ控制的微源的无功输出有些波动，如图2.21 (c)所示。由于微网没有提供较大容量无功支持，仅依赖下垂控制的微源的自动调整和DSTATCOM的极限输出难以补偿近300kvar的无功缺口，电压补偿效果较差，如图2.21 (a)所示。

图2.21 (e)- 图2.21 (h)所示为采用专家决策控制时联合运行系统的补偿效果，当电压跌落发生时，经过联合控制系统的计算，通过调整下垂控制微源的下垂系数(5%-3%)，使其发出近300kvar的无功，如图2.21 (f)所示，使PQ控制的微源发出20kvar的无功来补足无功缺口，如图2.21 (g)所示，同时由于大容量的无功由微网担当，DSTATCOM可立刻退出极限状态，进行小范围无功精细调节，如图2.21 (h)所示，可见电压补偿效果优于分立运行模式，如图2.21 (e)所示。

(a) 分立运行电压补偿效果

(b) 分立运行模式下垂控制微源节点1处无功出力

(c) 分立运行模式PQ控制微源节点2处无功出力

(d) 分立运行模式DSTATCOM节点3处无功出力

(e) 联合运行电压补偿效果

(f) 联合运行模式下垂控制微源节点1处无功出力

(g) 联合运行模式PQ控制微源节点2处无功出力

(h) 联合运行模式DSTATCOM节点3处无功出力

图2.21 协同控制仿真

6总结

为了经济高效的解决含分布式发电的配电网电能质量控制难题，本文从中低压两个配网等级针对谐波抑制和无功电压调整提出了主动和被动相结合的控制思路以及一种可行的含分布式发电单元和电能质量协同控制的多代理系统，做了以下工作：

(1)在低压配电网，考虑到微网中逆变器的大量使用构成多逆变器环境以及非线性负载德使用使得谐波问题突出，为抑制微网并网节点处的谐波电流，提出一种带滤波功能的并网逆变器，通过在其电流控制环添加滤波指令，使得微源并网逆变器在提供有功电能的同时发出补偿谐波，使得在配电网看来，微网并网节点处具备高电能质量水平，降低了微网并网门槛，使其作为“好市民”存在于配网中，使微网以友好的姿态并网；同时考虑微网功率可控，有大容量储能装置、飞轮、蓄电池等储备电源，为使其担当更多责任，克服现有DSTATCOM造价昂贵，容量较小的问题，提出一种与配网中DSTATCOM共同进行无功电压协同控制的思路，使DSTATCOM作为小容量的无级无功源，将微网作为大容量的分级无功源进行调度，在不超出微网功率限额的前提下，使微网中的无功可调度，这里可调度的微源分功率控制的微源和下垂控制的微源，使得微网在供能的同时承担配网一定的无功电压调整任务。

(2) 在中压配电网，考虑到大容量的风电场和集中式光伏电站开始广泛在并网节点处安装静止无功补偿器SVC来进行快速无功补偿和电压调整，考虑到分布式发电的特殊性（功率输出波动大），如何提高SVC电压控制的精度和速度成

为智能电网发展的需要。同时考虑到晶闸管控制电抗器TCR本身产生可观的谐波、加上本地非线性负载的影响，仅依赖SVC难以将谐波控制在理想范围。

针对以上两个问题，将递推积分PI算法应用于SVC中，并对PI控制器的比例、积分参数进行单纯形加速算法（SPX）优化，提出了以ITAE准则作为寻优目标函数的改进的单纯形加速算法对PI控制器的参数进行实时调整，使得其比例、积分参数能够快速、无超调的跟踪分布式电源并网处的电压波动。考虑到多数分布式电源都需经过至少一级的逆变器并网，主流的PQ或Vf控制都有电流内环设计，考虑到并网逆变器与APF具备相同的拓扑结构，本文将低压配网带滤波功能的逆变器控制思路讨论到中压等级上来，使分布式电源逆变器发出补偿谐波抵消SVC和非线性负载产生的谐波，提出的高品质供能系统，为含分布式发电的中压配电网电能质量调整有一定借鉴意义。

(3) 在对含分布式发电的中低压配电网电能质量控制技术进行讨论的基础上提出一种含分布式发电和电能质量控制装置的综合控制平台，可充分发挥分布式发电的长处，规避其短处，在不增加原有配电网电能质量控制装置硬件开销的前提下，构建高效、节能、高电能质量水平的配电网。

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