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微电网直流电源动态稳定性研究述评

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-01 15:57    点击量:

    华南理工大学电力学院、广东省绿色能源技术重点实验室(华南理工大学)、风电控制与并网技术国家地方联合工程实验室(华南理工大学)的研究人员赵卓立、杨苹、郑成立、许志荣、王月武,在2017年第10期《电工技术学报》上撰文指出,在微电网直流电源内部,电力电子变换器接口型分布式直流电源广泛存在.

微电网直流电源动态稳定性研究述评
    1首先对近年来国内外微电网直流电源稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网直流电源典型运行特性和存在的动态稳定性问题;在微电网直流电源动态稳定性分类的基础上,分别从微电网直流电源动态稳定问题和微电网直流电源动态稳定分析方法两方面对微电网直流电源稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨;最后,预测和探讨了微电网直流电源稳定性研究的发展趋势.

    可再生和绿色分布式发电系统渗透率的不断提高,将促进发电方式、输配电方式和电能使用方式出现新的变革.作为实现智能电网中主动配电网的有效方式,微电网直流电源有利于引入大量可再生能源发电,减少太阳能、风能等强波动性/间歇性能源的接入对大电网造成冲击,在中低压层面上有效解决分布式直流电源高渗透率运行时的问题,同时降低电网脆弱性,使电力系统更可靠、安全、清洁和经济[1-3].

    微电网直流电源是由分布式直流电源(Distributed Generators, DGs)、分布式储能(DistributedStorages, DSs)、能量转换装置、相关负荷、联合协调控制保护装置和智能调度系统组成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统[4-6].

    微电网直流电源运行分为并网及离网(孤岛)两种运行模式[7].正常状况下,微电网直流电源通过公共耦合点(Point of CommonCoupling, PCC)与主网相连,微电网直流电源与主网配网系统进行电能交换,共同给微电网直流电源中的负荷供电;当监测到主网故障或电能质量不能满足要求时,或应用于偏远地区和海岛供电时,微电网直流电源需孤岛运行,由微电网直流电源内的分布式直流电源给微电网直流电源内关键负荷继续供电,保证负荷的不间断电力供应,维持微电网直流电源自身供需能量平衡,从而提高了供电的安全性和可靠性.

    微电网直流电源中央控制器(Microgrid Central Controller, MGCC)需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换[8].

    传统电力系统稳定性分析体系建立在同步发电机理论基础上,功角稳定、频率稳定与电压稳定及其对应的小干扰动态与暂态稳定、短期和长期等稳定性问题均与同步发电机的动态特性密切相关[9].

    而在微电网直流电源内部,分布式直流电源以电力电子变换器(Power-Electronic-Converter,PEC)接口直流电源微源而广泛存在,电力电子接口直流电源微源具备与传统电力系统直流电源功率变换、控制策略和动态特性的差异性,控制方法的多样性、电力电子接口直流电源微源高渗透率将给微电网直流电源的协调控制和安全稳定运行带来严峻的挑战,经过数十年建立并完善的传统电力系统的控制与稳定性分析方法在微电网直流电源中很可能不再直接适用,这也成为智能微电网直流电源推广和普及的基础理论和技术瓶颈.

    由于微电网直流电源中风力发电、光伏发电等可再生能源出力的强间歇性、随机性和弱支撑性的特点,其动态特性给微电网直流电源系统的稳定运行带来较大影响.因此,可再生能源高渗透率将给微电网直流电源的安全稳定运行带来巨大挑战[10].

    近年来,针对微电网直流电源稳定性问题得到了广泛的研究.然而,由于微直流电源接口类型、微电网直流电源类型、运行方式、控制策略、网络参数等具有多种形式,微电网直流电源稳定运行特性也会随之改变.为应对微电网直流电源的大规模发展,全面深入揭示微电网直流电源的稳定运行机制,在微电网直流电源的动态特性与稳定性分析方法方面亟待进一步探讨与研究.

    本文针对微电网直流电源大规模发展的背景下,对近年来国内外微电网直流电源动态稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网直流电源中存在的动态稳定性问题,分别从动态稳定问题和动态稳定分析方法的角度对微电网直流电源稳定性进行分析、评价和探讨,最后,预测和探讨了微电网直流电源稳定性研究的发展趋势.

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