[01262758]分布式发电及微电网的关键技术及工程应用

微网利用可再生资源来发电，降低能耗、减少对环境的污染;微网作为大电网的补充，提高电力系统的可靠性和灵活性。

在能源危机日益严重和环境污染日益恶化的今天，微网技术从根本上改变了应对负荷增长的方式。

而微网的EMS作为微网技术的重要组成，研究与开发微网EMS能提高微网的发展和广泛应用。

现有的微网EMS在数据采集状态监测等基本功能方面已经比较成熟，但在功率预测、协调控制、经济优化等高级应用功能方面，仍属于探索阶段。

本项目着重研发微网的功率预测、协调控制、优化运行等几个关键技术问题。

本成果的创新点在于针对上面3个关键问题提出新的方法，解决这些问题。

风光发电具有较强的随机性、间歇性和波动性，输出功率不稳定，大规模接入电力系统将增加电网安全稳定运行的难度，加重系统备用负担。

因此，提高风光发电输出功率的预测水平是充分并合理利用可再生能源的关键问题。

本成果考虑结合环境因素和气候影响，针对光伏发电、风力发电，分别提出了基于密度峰值层次聚类的短期光伏功率预测方法、基于EEMD和LS-SVM模型的风电功率短期预测方法，获得更好的预测效果。

微网的功率预测方法研究的创新点：

（1）对天气类型进行无监督的聚类识别，比数值天气预报对天气类型的划分更加明确，最终提高了光伏功率预测模型的精度;

（2）提出了基于密度峰值的层次聚类算法，并证明与传统算法相比，该算法具有较快的收敛速度，更强的鲁棒性能;

（3）对果蝇优化算法（FOA）进行了改进，使算法的搜索范围更广，速度更快，可调参数更少，有利于模型参数的确定。

根据微网中母线电能性质的不同，微网一般可以分为交流微网、直流微网、交直流混合微网。微网运行策略有孤岛运行、并网运行两种运行模式。微网的特性与其控制方法有很大关系。本项目对微网控制方法进行了重点分析与研究。

针对交流微网，分别提出了基于改进型下垂控制的微电网多主从混合协调控制、基于Washout滤波器的虚拟同步发电机控制方法、一种带辅助微源的新型主从协调控制策略研究、基于动态虚拟阻抗反馈和自适应下垂系数的改进型下垂控制方法、基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网的协调控制等多种控制方法。

针对直流微网，提出了孤岛模式下光储直流微网变功率控制策略、直流微网中PV发电系统的改进型恒压控制策略、基于虚拟直流发电机的光伏系统控制策略等多种方法。

针对混合微网，提出了基于变功率控制与直流电压控制的混合微网的协调控制方法微网的控制方法的创新点：（1）提出了改进的下垂控制方法，对传统下垂控制的改进之处有：①对电压电流环采用了动态虚拟阻抗反馈，实现了功率解耦;②对功率控制环进行了改进，增加了下垂控制的适应性和稳定性。（2）提出了一种带Washout滤波器特性的虚拟同步发电机控制方法。（3）提出了多主从控制、辅助主从控制两种新型协调控制方法。

提出了交流微网的新型控制策略-基于直流电压控制与恒压控制改进型的交流微网的协调控制，这种控制策略解决了交流微网光伏系统、风电系统与PQ控制、droop控制的协调性较差，进而致使交流微网稳定性较差的缺点。

提出了光伏系统最大功率控制的新型控制策略-基于虚拟直流电机的光伏系统的MPPT控制，这种控制策略解决了光伏系统惯性较小，致使环境变化对光伏系统稳定运行影响较大的缺点。

提出了光伏系统限功率控制的新型控制策略-变压控制，这种控制策略解决了光伏系统的恒压控制策略对光伏电池P-U特性曲线某一段曲线无能为力的缺点。

提出了直流微网的新型控制策略-变功率控制，这种控制策略解决了直流微网分级控制时直流母线电压的波动对直流微网稳定性影响较大与直流母线电压最大值与最小值的差值过大的缺点。

提出了基于变功率控制与直流电压控制的混合微网的协调控制，它将直流子微网作为一个波动性微源与负荷，双向AC/DC变换器采用直流电压控制，直流子微网采用变功率控制策略。

微网的经济运行要通过综合考虑微网内部各单元特性，优化微网中各DG单元的出力和储能单元的充放电管理，在满足功率平衡、负荷需求、出力限制等前提下，实现发电成本、温室气体排放的最小化，满足综合效益最优原则。

微网优化运行是一个多变量、多约束、多目标和非线性的组合优化问题。

本项目研究了微网优化运行方法。分别提出了含电动汽车混合储能系统的微网多目标经济优化运行方法、基于改进型量子遗传算法的微电网经济优化运行、微电网三相负荷不平衡优化运行方法。