含多种分布式电源的微电网系统关键技术研究与工程应用

分布式发电(Distributed Generators-DG)具有污染少、能源利用效率高、安装地点灵活等优点，是新能源利用的重要形式。但DG存在出力间歇性、随机性、控制困难等缺点，分散并网给系统运行带来较大困难，这也是DG推广应用面临的主要技术瓶颈。微电网是由DG、负荷、储能系统和控制装置构成的能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可并网又可孤岛运行，是国际公认的解决DG大规模接入电网的主要途径。但微电网与传统电网在发电机理、控制方式、设备及系统集成方面均有本质不同，电源类型及并网形式多样，运行模式多变，系统惯性小，抗干扰能力差，存在DG和负荷的双重波动，对微电网的调度及控制均有更高的要求，同时常规并网开关断开时间长，在微电网并网与孤岛模式间切换时，保证不间断供电存在极大的困难。该项目主要创新如下：1)首次提出了基于滑模补偿控制的微电网电压及频率控制方法设计了新的负荷干扰观测器对负荷值进行估计，首次提出双滑模补偿控制器，对DG输出进行平滑优化，并调节与外电网的交换功率，使得微电网遭受大干扰时更容易达成功率的瞬时平衡，这不仅在控制算法上取得了创新，同时也使得DG更积极的参与到微网的调频调压控制中，提高了微电网的鲁棒性和抗干扰能力。2)率先研发了智能快速开关系统，实现了微电网的平滑并离网切换将真空永磁技术应用于微电网开关，率先研发了一种微电网智能快速开关系统，应用于微电网与大电网的连接处，能在故障后10ms内快速切除故障，切换至孤岛运行状态，有力地保证了微电网在并网/孤岛模式间的平稳过渡，保障了微电网内负荷的可靠持续供电。3)创新提出了多时间尺度下“源-网-储-荷”一体化微电网能量优化与调度策略建立了可平移负荷模型，创新性提出了多时间尺度的源-网-储-荷的微电网能量管理与优化调度策略。在日前调度策略中，基于序列运算理论将源荷波动产生的随机变量的概率分布对微网内随机变量进行序列化建模，计及了大时间尺度不确定性的影响；在实时调度中，提出了基于复合储能的滑动平均滤波方法对波动功率在复合储能中进行合理分配，从而解决了小时间尺度下不确定性对系统优化与调度的影响。4)构建了基于多因素分析的微电网规划运行综合评估体系综合考虑微电网规划建设及运行维护费用和长时间尺度的运行指标，构建了包括经济性、适应性、安全性、环境性和敏感性等因素的微电网评估体系，为微电网的规划及运行提供了一个良好的评估系统。项目获专利授权10项(发明专利6项，实用新型专利4项)，申请发明专利12项，发表论文42篇(SCI/EI收录26篇)，新增产值2.1亿元，新增利润3257.69万元。项目经专家组验收，整体达到国内领先水平，部分成果经查新具有突出的实质性特点和显著的进步。成果已推广应用到沪、浙、苏、京、冀等10多个微电网工程项目，受到广泛好评。该项目的实施取得了微电网技术的突破性进展，为中国微电网技术的规模化发展奠定了坚实的技术基础，为推动中国清洁能源的分布式利用、实施节能减排做出了积极贡献。
上海电力学院
符杨;李振坤;杨秀;米阳;杨帆;祝振鹏;刘爱华;赵晶晶;孔启翔;程利军