风光储一体化直流微电网拓扑优化及仿真模型建立开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着新型电力电子技术的不断成熟,基于风、光、热、储等绿色能源的分式发电技术蓬勃发展。分布式发电具有能源利用率高、环境污染小、供电灵活性强、投入成本低等优点,开发利用高效经济、灵活可靠的分布式发电技术是解决能源危机和环境问题的有效途径。为了减缓大规模的分布式电源单机入网对大电网的冲击,弥补电力系统对分布式电源广泛渗透承载能力的不足,充分发挥分布式发电技术的优势,微电网的概念应运而生。

微电网具有多源低惯性供能、多模式协调运行、多模块互补支撑、多级架构灵活互动的特点,是由分布式电源、负荷单元及储能装置按照特定的拓扑结构组成的具备独立管理、保护、控制能力的集约化新型电力网络,是以新能源发电技术为支柱、低惯性电力电子装置为主导的多约束、多状态、多维度的复杂自治电力系统。微电网有并网和孤岛两种运行模式,并且可以在两种模式之间平滑无缝切换,一般通过单点接入主网,具有 “即插即用”的灵活性和可控性,是未来智能电网的重要组成部分。当微电网处于并网模式时,能实现公共电网、分布式电源与负荷的一体化协调运行和各种能源资源的梯级高效利用;当大电网发生故障时,微电网通过解列控制进入孤岛模式,单独向敏感负荷供电, 充分满足用户对供电安全性、可靠性需求。

微电网从本质上改变了传统大电网应对电力负荷增长的方法,其在发展利用清洁能源、提高电力系统供电可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力。它具有分散化和区域化特点,使用户减少对输电系统及大型发电厂的依赖,同时降低发电、变电和输电损耗;在电力市场方面,微电网可降低电价,给用户带来优惠,如果用户侧也装有DG,当DG发电量满足用户自身需求后还有剩余,则可以向电网供电并收取电费;在环境方面,与传统的火力发电相比,微电网在充分利用可再生能源时对环境几乎没有影响;在运行和投资方面,微电网可以减少大电网对备用容量的要求,就地为用户供电,降低线损;在解决边远地区供电方面,微电网更加有效,避免了传统供电建设输电线路和变电站等昂贵的投资,而且也无需考虑由于输电距离长,但功率较小,因此损耗偏大等问题,可以为我国边远及电网难以覆盖的地区提供用电支持。

微电网内部分布式电源形式多种多样,既有光伏发电单元、蓄电池等具有直流输出形式的微电源,也有风力发电、微型燃气轮机等具有交流输出形式的微电源。而且负荷的形式也从传统的交流负荷为主逐渐向交直流混合负荷方向发展,发展较快的直流负荷有发光二极管(1ight emitting diode,LED)、电动汽车以及便携式电子设备等。由于传统的电力系统属于交流系统,考虑到微电网的接入问题,因此交流微电网得到了较多的关注及较快发展。然而,微电网系统中同时也存在着数目众多的直流微电源及直流负荷,如果仅用交流微电网形式连接分布式电源给负荷供电,我们就需要大量的多级变换器来变换电能形式,这样不仅降低了电能传输的效率,也会降低系统的可靠性。同时由于直流配电系统无需考虑相位同步、谐波和无功功率损耗等方面的问题,因此近年来直流微电网相关技术逐渐得到了产学研各界的广泛关注,直流微电网是以直流配电的形式,通过一条公共的直流母线将所有直流型分布式电源及直流负荷连接起来的独立可控系统。直流微电网通过对直流型分布式电源集中变换,提高了系统直流侧电能质量,减少了电力电子转换过程中电能的损耗,更有利于对系统集中调度监控。

风光储微电网是一个主要由光伏电池板、风力发电机以及储能装置构成的混合互补的小型电力系统,具有并网和孤岛运行能力。

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