电网工程技术论文提纲

论文题目：多模态微电网运行控制和能量管理技术研究与工程应用

摘要：大量分布式电源简单并网会对电网和用户造成冲击,给继电保护、系统稳定和电能质量带来不利影响。将分布式电源、负荷、储能和控制装置构成微电网系统,采用一定的控制手段协调运行能很好解决分布式电源接入电网问题。但固定的微电网运行模式和控制方法及单一的能量管理手段难以适应当前电网对分布式电源使用的需求。构建多种组态形式和多种运行模式的微电网并对其进行灵活控制和能量管理是当前微电网工程实施面临的迫切问题。该文从分析微电网结构入手,提出了多种组态和运行模式灵活切换的微电网即多模态微电网,重点研究多模态微电网运行控制和能量管理技术,在此基础上设计微电网运行控制和能量管理系统,并在实际电网中工程应用。微电网组网方式和运行模式取决于所处电力系统特征,据此归纳出适应国内电力系统的微电网组态和运行模式。根据电网网络结构和电压等级构建配变级、馈线级、变电站级3种微电网基本组态。给出了可再生能源最大消纳、电网支撑运行、经济收益最大化3种并网运行模式和保证重要负荷供电、供电可靠率最大2种离网运行模式。针对多模态微电网以多种组态和模式运行带来的电压波动和状态切换问题,分析了多模态微电网的电压特征和状态切换特征。根据多模态微电网运行特征,提出了适应不同响应速度的微电网分层控制方法,分设备控制、协调控制、优化调度3个层级进行控制。由于分布式电源接入微电网很容易出现过电压问题,引入多目标线性规划方法解决微电网电压控制与分布式电源消纳的矛盾。建立微电网电压控制多目标线性规划模型,给出了具体控制过程并仿真验证。由于多模态微电网组态变化和状态切换很容易导致微电网运行稳定甚至微电网解列,给出了多模态微电网主动离网、被动离网和同期并网控制策略并仿真验证。为适应多模态微电网的多种能量优化目标,构建了多模态微电网能量管理系统并给出多级能量优化调度过程。研究了时空尺度相结合的多模态微电网能量优化调度方法,通过日前能量调度解决经济性为主、可靠性为辅的较长时间尺度的优化问题,采用基于分层模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）的日内滚动能量调度消除分布式电源间歇性和微电网多级运行复杂性影响。最后以承德市围场县分布式发电/储能及微电网运行控制示范工程案例分析能量管理效果。针对微电网并网对配电网运行带来的冲击和统一微电网通信标准短时间难以出台的现状,设计了基于IEC61850的微电网运行控制和能量管理系统,给出了多模态微电网自适应控制工程实现方法。设计和开发微电网运行控制器和微电网通讯控制器两个微电网运行控制关键设备。设计多模态微电网能量管理子系统,实现了多级优化目标和能量综合管理。系统在承德市围场县分布式发电/储能及微电网运行控制示范工程中应用。根据当地分布式电源、配电网络、用户负荷情况设计多种微电网的运行组态和运行模式。通过分析典型日运行数据和长时间运行数据,验证了论文所述多模态微电网运行控制策略和能量管理方法的有效性及微电网运行控制和能量管理系统的可推广性。

关键词：分布式电源;微电网;IEC61850;自适应控制;运行控制;能量管理

学科专业：先进制造（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微电网组态和运行模式

1.2.2 微电网运行控制技术

1.2.3 微电网能量管理技术

1.2.4 国内外工程实施

1.3 本文的主要研究内容

第2章 多模态微电网运行特征分析

2.1 引言

2.2 微电网组态和运行模式

2.2.1 微电网组态

2.2.2 微电网运行模式

2.3 多模态微电网电压分析

2.3.1 组态对微电网并网点电压的影响

2.3.2 以不同组态并网的微电网内部节点电压分析

2.3.3 微电网先导节点的选择

2.3.4 微电网离网运行时电压分析

2.3.5 仿真分析

2.4 微电网运行状态切换分析

2.4.1 微电网运行状态切换过程

2.4.2 微电网并离网切换分析

2.4.3 仿真分析

2.5 本章小结

第3章 多模态微电网运行控制技术

3.1 引言

3.2 多模态微电网分层控制框架

3.3 微电源控制

3.3.1 有功和无功控制

3.3.2 功率和频率的下垂控制

3.4 多模态微电网电压控制策略

3.4.1 多目标线性规划模型

3.4.2 多模态微电网电压控制模型

3.4.3 仿真分析

3.5 多模态微电网切换控制策略

3.5.1 主动离网控制

3.5.2 被动离网控制

3.5.3 同期并网控制

3.6 多模态微电网控制策略验证

3.6.1 混合仿真实验环境

3.6.2 实验验证

3.7 本章小结

第4章 多模态微电网能量管理技术

4.1 引言

4.2 多模态微电网能量管理框架设计

4.2.1 多模态微电网能量管理构架

4.2.2 多模态微电网能量优化调度过程

4.3 多模态微电网日前能量调度

4.3.1 微电网能量模型

4.3.2 基于分时目标的日前能量调度策略

4.4 多模态微电网日内能量调度

4.4.1 MPC基本模型

4.4.2 分层递阶控制

4.4.3 基于分层MPC的日内滚动能量调度策略

4.5 多模态微电网能量管理案例分析

4.5.1 并网型微电网能量管理案例

4.5.2 离网型微电网能量管理案例

4.6 本章小结

第5章 多模态微电网运行控制和能量管理工程实现

5.1 引言

5.2 多模态微电网运行控制和能量管理系统总体设计

5.2.1 系统结构设计

5.2.2 多模态微电网自适应控制工程应用设计

5.3 多模态微电网运行控制子系统

5.3.1 微电网运行控制器

5.3.2 微电网通讯控制器

5.4 多模态微电网能量管理子系统

5.4.1 系统平台架构

5.4.2 系统应用功能

5.5 工程应用案例

5.5.1 微电网组态和运行模式

5.5.2 多模态微电网运行控制工程实现

5.5.3 多模态微电网能量管理工程实现

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢