抽水蓄能—风—光微电网建模与稳定控制研究

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随着我国碳中和碳达峰目标的提出,也意味着新一轮能源革命蓬勃兴起。面对能源转型大势,对电网运行分析控制的挑战也随之而来。在技术层面的挑战包括精细化建模、全电磁仿真、电力系统稳定机理分析及安全稳定控制等。而大规模直流海量新能源、电力电子快速切换过程、弱支撑、低抗扰性及新能源出力波动性不确定性等带来了工程层面的挑战。鉴于此,在构建电力电子接口为主导发电的新型电力系统愿景目标下,本文针对新型电力系统中并网逆变器控制技术具有良好的电压、频率稳定性与更好的工况适应性这一要求,对含抽水蓄能储能的微电网模型框架在PSCAD电磁暂态仿真软件中进行了微电网模型的精细化建模与逆变器控制技术研究,同时提出了改进的基于下垂控制的构网型逆变器控制策略并通过仿真验证了在高新能源渗透率下所提策略对微电网运行稳定控制的有效性。首先,本文介绍了基于风机、光伏发电和抽水蓄能储能工作原理及特性;对各微源和抽水蓄能装置并网控制策略进行了详细研究以便在PSCAD软件中精细化搭建其微电网模型。其次,本文介绍了跟网型逆变器和构网型逆变器的概念和原理,对适用于孤岛运行模式的构网型逆变器进行了重点研究,并加入构网型逆变器在电力电子接口发电的高新能源渗透率下电压稳定性测试。然后在传统的基于下垂控制的构网型逆变器控制策略中引入了虚拟阻抗实现无功功率精确分配并且降低了参数敏感性。另外对微电网中存在的继电保护问题做了简单分析叙述。最后,本文在所搭建的含抽水蓄能储能微电网中加入所提控制策略,抑制了微电网从并网模式变换到孤岛模式时电压、电流和频率的波动,验证了平稳的过渡的有效性。
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