论文部分内容阅读
随着化石能源日益枯竭以及化石能源在消耗过程对环境的压力越来越大,大力发展可再生新能源成为我国能源产业发展的必然选择。近几年来,我国的风电、光伏和生物质等新能源发电的装机容量不断扩大,新能源渗透率不断提高。新能源分布式电源主要通过电力电子变换接口(并网逆变器)并入电网。由于电力电子变换接口具有的惯性小和无阻尼等特点,加上风电和光伏发电自身具有的间歇性和随机波动性,大规模新能源接入改变了传统配电网的网络结构和潮流方式,给主动配电网的电压控制和电能质量带来巨大的挑战。虚拟同步机是一种新型的逆变器控制算法,可以使新能源并网逆变器具有传统同步发电机的外特性,克服的并网逆变器在惯性和阻尼方面的不足,提高新能源发电的稳定性,改善新能源发电并网发电质量。因此,探索一种基于虚拟同步机的主动配电网电压控制方式,实现新能源电源以友好方式接入电网,有利于大规模新能源的消纳,课题研究具有重要意义。本文针对大规模新能源接入主动配电网引起的电压闪变和电能质量问题,重点研究一种基于虚拟同步机的主动配电网电压控制方法。主要研究工作包括:(1)对比分析了传统主动配电网调压方式的原理和特点,包括并联电容器、有载调压变压器、SVC、STATCOM和新能源电源并网逆变器采用下垂控制等调压方式,总结了传统调压方式的特点。(2)分析了虚拟同步机的主电路拓扑及其与传统同步发电机的等效性,给出了虚拟同步机的数学模型及其控制策略的实现过程,并给出了虚拟同步机滤波参数的设计方法。(3)在电力系统暂态仿真软件EMTDC/PSCAD中建立了一个包含微电网的IEEE-13主动配电网模型。包括:IEEE-13配电网模型、微电网模型、光伏和储能系统的并网逆变器模型、传统调压控制模型、虚拟同步机的控制模型以及储能系统模型等。在短路比较低的弱电网上,将传统调压手段与虚拟同步机对电压的控制效果进行对比,验证了虚拟同步机对主动配电网电压调节的有效性。仿真结果表明:与传统配电网调压手段相比,本文所提出的基于虚拟同步机电压调节方式,不但克服了传统新能源并网逆变器惯性小和无阻尼的不足,还可以更好地抑制由于新能源电源出力波动对主动配电网电压的影响。