清洁能源交流微电网的控制与仿真平台的设计

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要目前，在能源面临枯竭、环境严重污染、倡导节能减排的大环境下，我国清洁能源得到了迅猛发展，微电网也早已从一个学术概念，渗透到人们的日常生活中。但与分布式能源快速发展不相匹配的是，风电、光伏、燃气电站等的工作人员缺乏相关运行与维护经验，并且微电网领域的工业仿真系统还并不成熟，因此加快清洁能源微电网仿真系统的研究就尤为重要。本文创新地提出基于具有全面培训功能、高效的通信接口、优异的模型精度的STS仿真平台，设计并搭建了一套适合工业仿真及员工培训的微电网仿真设计方案，有一定的工程意义及推广价值。首先，详细分析了STS仿真平台强大的仿真功能及采用此平台搭建微电网模型

2、的必要性和优越性。接着，对常见的分布式电源——光伏发电、双馈式风力发电机组与储能系统蓄电池的运行原理、组成结构及其数学模型进行了研究分析，并在STS平台中搭建对应的仿真模型，仿真结果表明STS模型能够较好地拟合分布式电源的实际工作特性。其次，研究分析了并网逆变器常用的控制策略PQ、V/f控制，并设计了对应的控制器。根据微电网的拓扑结构及微电源的特点，不同的分布式电源采用不同的控制策略。光伏发电及风力发电作为间歇性能源，采用PQ控制，保证跟踪输出最大功率，提高其能源效率。蓄电池采用V/f控制方法，为孤岛运行模式下的微网保证电压及频率稳定。在此过程中，基于仿真支持平台STS的算法编辑工具

3、，添加了部分分布式电源的算法模块，利用封装好的算法模块搭建微电网仿真系统的底层模型。最后，在微电网联网运行、孤岛运行及切换运行三种条件下进行仿真分析。仿真结果不但证明了分布式能源控制方法的稳定性，也表明了在STS仿真支持平台上搭建微电网仿真系统的可行性。关键词：微电网；清洁能源；STS仿真平台；PQ控制；V/f控制I华北电力大学硕士学位论文AbstractIntheenvironmentofenergydepletion,environmentalseverepollutionandpromotingenergyconservation,thecleanenergyhasrapidd

4、evelopmentinChinaandthemicro-gridhasalsomovedfromanacademicconcepttothepresentsituationofpenetratingintopeople’sdailylivesrecently.However,theimmatureindustrialsimulationsystemdoesnotmatchtherapiddevelopmentofdistributedenergy.Therelatedoperatingpersonnelinthewindpower,solarandgaspowerplantslac

5、ktherelevantexperienceintheoperationandmaintenance.Thereforeacceleratingresearchinthecleanenergymicro-gridsimulationsystemisparticularlyimportant.Thisthesisproposesthemicro-gridsimulationsystemdesignofphotovoltaic,windpowerandenergystoragedevicebasedontheSTSsimulationplatformwithcomprehensivetr

6、ainingfunctionandefficientcommunicationinterfaceandexcellentmodelaccuracyinnovatively,whichissuitableforindustrialsimulationandcanimprovethequalityofoperatingpersonnelgreatlyandhassomeengineeringsignificance.Inthefirstplace,thepowerfulsimulationcapabilitiesofSTSsimulationplatformareanalyzedinfo

7、rmativelyandthenecessityandadvantagesofusingthisplatformtobuildthemicro-gridmodelarediscussed.Thendosomeresearchandanalysisabouttheoperatingprincipleandmathematicalmodelofsomecommondistributedpower(PV,double-fedwindturbineandbatte