含电动汽车储能的独立直流微电网控制策略研究

摘要

微电网技术为可再生能源应用提供了有效途径.相比交流微电网,直流微电网无需考虑无功及频率问题,可以更有效、更可靠地集成风、光等分布式电源,连接储能单元、电动汽车和各种负载.而独立直流微电网稳定运行的关键在于协调控制系统各分布式电源和储能单元以达到系统功率平衡.另外,大规模电动汽车的接入对微电网而言不仅是一种用电负荷还是一种可观的储能资源.论文围绕含电动汽车储能的独立直流微电网系统稳定运行问题展开研究. 1)建立含电动汽车储能的独立直流微电网系统结构及组成微电网的子系统数学模型.基于电动汽车分布式储能特性,建立了包含电动汽车充放电集群、风光互补发电机组、混合储能单元和负荷的独立直流微电网系统结构,根据每个子系统的特性建立了相应的数学模型和仿真模型. 2)分布式电源及混合储能单元控制策略研究.针对组成系统的各微源出力特性的不同,研究采用合理的控制策略以达到最大出力的目的.其中风力发电机组采用变步长爬山搜索法进行控制;光伏发电控制策略采用改进的扰动观察法.鉴于风、光出力的随机性和波动性,系统利用混合储能来稳定功率波动,并采用基于功率二次分配的控制策略. 3)电动汽车集群充放电策略研究.针对电动汽车充放电的不确定性和波动性,提出一种电动汽车集群有序充放电策略.该策略以系统功率差额为基准,并根据当前直流微电网的运行状态、负荷需求以及负荷峰谷期对电动汽车集群进行优化调度使其进行有序充放电.仿真结果表明,提出的充放电策略可实现电动汽车集群合理的充放电,保证独立直流微电网系统的运行稳定性,实现削峰填谷. 4)含电动汽车储能的独立直流微电网系统协调控制策略研究.针对独立运行的直流微电网系统稳定性差、系统内波动性较大的问题,采用一种含电动汽车储能的独立直流微电网系统,并提出基于功率差分层分级协调控制策略以实现独立直流微电网系统稳定运行.仿真结果表明,所研究的协调控制策略在维持系统功率平衡和电压稳定方面取得了较好的效果,进一步提高了新能源渗透率.

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 直流微电网控制策略研究现状

1.2.2 含电动汽车储能的微电网研究现状

1.3 论文主要内容和章节安排

第2章 含电动汽车储能的独立直流微电网系统结构及建模

2.1 引言

2.2 含电动汽车储能的独立直流微电网系统拓扑结构

2.3 风力发电系统模型

2.3.1 空气动力系统模型

2.3.2 风力发电机建模

2.4 光伏发电系统模型

2.4.1 光伏发电数学模型

2.4.2 光伏发电输出特性

2.5 储能系统模型

2.5.1 蓄电池模型

2.5.2 超级电容器模型

2.6 电动汽车模型

2.7 本章小结

第3章 系统分布式电源及混合储能控制策略

3.1 引言

3.2 风力发电系统控制策略

3.2.1 常规的风力发电系统MPPT控制策略

3.2.2 变步长爬山搜索法

3.3 光伏发电系统控制策略

3.3.1 常规的光伏发电系统MPPT控制策略

3.3.2 改进的扰动观察法

3.4 混合储能控制策略

3.4.1 混合储能拓扑结构

3.4.2 基于功率二次分配的混合储能控制策略

3.5 本章小结

第4章 电动汽车有序充放电策略

4.1 引言

4.2 电动汽车用户行为特性分析

4.3 电动汽车充放电功率预测

4.3.1 蒙特卡洛模拟算法

4.3.2 基于蒙特卡洛模拟算法预测结果及分析

4.3.3 电动汽车充放电功率

4.4 电动汽车有序充放电策略

4.4.1 电动汽车充放电集群优化调度策略

4.4.2 电动汽车集群有序充放电控制流程

4.5 仿真与结果分析

4.6 本章小结

第5章 含电动汽车储能的独立直流微电网协调控制策略

5.1 引言

5.2 系统运行目标及分层控制架构

5.3 系统协调控制策略

5.4 系统仿真及分析

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢