含多种分布式电源的微网动态仿真

论文代码
S019200902019

第一作者
郭力

第一作者单位
天津大学

非第一作者
王成山:天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市,300072

年	卷	期	页
2009	33	2	82-86

长摘要关键词

长摘要

目的:微网中不同类型分布式电源的控制特性和动态响应速度不同，需要采用不同的控制策略。本文通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网运行模式向孤网运行模式转换的动态运行特性，获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律，研究了储能设备对于微网的稳定运行的重要作用。方法：当主配电网发生故障时，微网与主电网之间PCC点的并网断路器检测到系统频率和电压降落，并且伴随着较大的故障电流持续从微网流入主配电网，断路器应能够及时动作，微网内的各种分布式电源采用合理的控制策略，维持微网频率和电压的稳定，使微网从并网运行状态平滑地过渡到独立运行状态。利用电力系统分析软件DigSILENT Power Factory搭架了包含中压配电网和低压微网的仿真模型，其中微网内的分布式电原包含微型燃气轮机、风机和光伏发电。分别采用两个仿真方案，分析了低压微网从并网运行模式向孤网运行模式转换的动态运行特性。仿真方案1：设定0.1秒时在主配电网5-6线路的中点附近发生三相短路故障，0.6秒后故障线路切除，微网PCC处断路器在0.14秒后断开，微网向独立运行状态过渡，燃气轮机作为微网独立运行时的功率调节单元，频率调节采用具有下垂控制特性的发电机转速控制，励磁调节系统控制机端电压。。仿真方案2：在微网内安装蓄电池作为储能设备，蓄电池并网逆变器采用下垂控制策略，微网并网运行时，燃气轮机仍采用电压/频率控制，设置故障与配置方案1。结果：当配电网故障发生瞬间，微网内的DG将向短路点注入短路电流，燃气轮机的输出功率在故障期间增大。由于故障引起电压跌落，对于恒阻抗负荷模型，负荷需求减少。并网断路器打开瞬间微网内DG的出力高于负荷需求，引起微网频率升高。此后，燃机调速器根据燃机转速的变化情况降低燃机出力，使系统频率下降。由于分轴微型燃气轮机动态响应速度相对较慢，系统频率恢复时间较长，经大约10秒后，微网频率最终稳定在50Hz附近。整个过渡过程中频率最大超过55Hz，最低则低于47Hz。增加蓄电池后，微网的动态响应速度有了明显提高。微网从并网转孤网的过渡过程中，蓄电池并网逆变器利用下垂控制策略快速改变输出功率的大小，有效地抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。在过渡过程中，微网频率偏差最大不超过±3Hz，且系统可以在1秒内恢复到稳态。虽然在新的运行点处微网频率略低于50Hz（由蓄电池并网逆变器下垂控制特性决定），但相对方案一，系统内的有功负荷缺损减少。结论：微网内含有多种分布式电源和储能设备，需要采用不同的控制策略，对于功率输出比较稳定的电源，可以采用电压/频率控制策略，对于输出受环境影响较大的电源应根据一次能源的情况改变输出功率。储能设备对于微网的稳定运行具有非常重要的作用，蓄电池并网逆变器选择功率下垂控制有利于实现微网从并网运行模式向独立运行模式切换时的快速功率平衡，提高了微网的动态响应速度，抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。

关键词

微网%仿真%分布式电源%稳定性

目的方法结果结论关键词

目的

　　微网中不同类型分布式电源的控制特性和动态响应速度不同，需要采用不同的控制策略。本文通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网运行模式向孤网运行模式转换的动态运行特性，获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律，研究了储能设备对于微网的稳定运行的重要作用。

方法

　　当主配电网发生故障时，微网与主电网之间PCC点的并网断路器检测到系统频率和电压降落，并且伴随着较大的故障电流持续从微网流入主配电网，断路器应能够及时动作，微网内的各种分布式电源采用合理的控制策略，维持微网频率和电压的稳定，使微网从并网运行状态平滑地过渡到独立运行状态。利用电力系统分析软件DigSILENT Power Factory搭架了包含中压配电网和低压微网的仿真模型，其中微网内的分布式电原包含微型燃气轮机、风机和光伏发电。分别采用两个仿真方案，分析了低压微网从并网运行模式向孤网运行模式转换的动态运行特性。仿真方案1：设定0.1秒时在主配电网5-6线路的中点附近发生三相短路故障，0.6秒后故障线路切除，微网PCC处断路器在0.14秒后断开，微网向独立运行状态过渡，燃气轮机作为微网独立运行时的功率调节单元，频率调节采用具有下垂控制特性的发电机转速控制，励磁调节系统控制机端电压。。仿真方案2：在微网内安装蓄电池作为储能设备，蓄电池并网逆变器采用下垂控制策略，微网并网运行时，燃气轮机仍采用电压/频率控制，设置故障与配置方案1。

结果

　　当配电网故障发生瞬间，微网内的DG将向短路点注入短路电流，燃气轮机的输出功率在故障期间增大。由于故障引起电压跌落，对于恒阻抗负荷模型，负荷需求减少。并网断路器打开瞬间微网内DG的出力高于负荷需求，引起微网频率升高。此后，燃机调速器根据燃机转速的变化情况降低燃机出力，使系统频率下降。由于分轴微型燃气轮机动态响应速度相对较慢，系统频率恢复时间较长，经大约10秒后，微网频率最终稳定在50Hz附近。整个过渡过程中频率最大超过55Hz，最低则低于47Hz。增加蓄电池后，微网的动态响应速度有了明显提高。微网从并网转孤网的过渡过程中，蓄电池并网逆变器利用下垂控制策略快速改变输出功率的大小，有效地抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。在过渡过程中，微网频率偏差最大不超过±3Hz，且系统可以在1秒内恢复到稳态。虽然在新的运行点处微网频率略低于50Hz（由蓄电池并网逆变器下垂控制特性决定），但相对方案一，系统内的有功负荷缺损减少。

结论

　　微网内含有多种分布式电源和储能设备，需要采用不同的控制策略，对于功率输出比较稳定的电源，可以采用电压/频率控制策略，对于输出受环境影响较大的电源应根据一次能源的情况改变输出功率。储能设备对于微网的稳定运行具有非常重要的作用，蓄电池并网逆变器选择功率下垂控制有利于实现微网从并网运行模式向独立运行模式切换时的快速功率平衡，提高了微网的动态响应速度，抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。

关键词

微网%仿真%分布式电源%稳定性

刊名:	电力系统自动化
学科:	电气工程
创刊年:	1977
ISSN:	1000-1026
CN:	32-1180/TP
主办单位:	国网电力科学研究院
主编:	薛禹胜

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最后更新时间:
2023-05-24

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参考文献

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