[发明专利]基于鲁棒控制的微电网系统电压稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网中微电网技术领域，尤其是基于鲁棒控制的微电网系统电压稳定控制方法。

背景技术

微电网是指在一定区域内由分散式电源（容量小于50MW），包括光能、风能、水能、生物质能、燃气轮机及储能装置组成的靠近用户端的系统，既可与大电网联网运行，也可与主网断开单独运行。在中低压层面上解决数量巨大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题。因此，微电网协调了大电网与分布式电源的矛盾，充分挖掘分布式电源分散电力需求与资源分布的优点，与环境具有良好的兼容性，是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。

当微电网由于外部电网故障或应用于偏远地区和海岛供电时，需独立运行，形成一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。独立微电网综合利用区域内太阳能、风能、储能等多种新能源技术，结合柴油机传统能源，对解决区域供电需求不均衡、供电成本较高、电网建设相对落后、供电可靠性较差、电能质量低、污染环境等问题，维护区域经济社会环境的可持续发展，具有重要作用。

对于可再生能源高渗透率微电网，需要对分布式电源的整合进行系统和综合性的研究。需求包括：1）确保微电网能运行在并网模式、孤岛模式和虚拟电厂模式；2）结合电力市场信息和风光功率预测信息，需求外部响应；3）适应微电网固有的三相不平衡条件、参数和拓补结构不确定性、负荷和电源的频繁改变；4）需求侧响应。

目前，国内外对于微电网控制策略主要分为三种方式：下垂控制、集中控制和主从控制。下垂控制虽然无需依靠实时通信，但存在暂态稳定性能差、缺乏对系统参数和动态负荷变化的鲁棒性、难以实现黑启动等问题。集中控制依靠高速和高带宽通信手段，通信失败将导致微电网系统的崩溃。主从控制模式是目前孤立型微电网系统普遍采用的一种模式，通常由主控电源提供系统频率和电压的参考，从属电源起跟随作用，系统稳定性对主控电源的依赖很大，主控电源的控制策略性能将决定微电网的频率和电压稳定性。

各种用电设备都要求在额定电压下运行，因此保持供电电压稳定，是保证供电质量的主要内容之一。然而，由于系统容量小，风光等可再生能源具有强间歇性、强随机性，负荷频繁波动，微电网内电压波动比大电网电压波动更为严重。其中，负荷变动是引起微电网电压波动的主要原因，负荷变动包括负荷功率因数的变化和负荷电流幅值的变化。这两种变化都将引起同步发电机的电枢反应变化，从而引起作为主电源的柴油发电机/燃气发电机的机端电压的变化。微电网内负荷多为感性。

励磁系统是柴油发电机组的重要组成部分，励磁系统性能除了影响同步发电机组的运行特性之外，还对整个微电网的运行性能产生重要影响。运行工况的变化、外界环境的影响和负荷的频繁切换波动会使微电网的模型参数产生摄动，导致模型的不确定性。自动电压调整装置对微电网参数、拓补和未建模部分的不确定性具有较强的鲁棒性。

经对现有技术文献的检索发现，面向多逆变器的微电网电压控制策略（杨向真，苏建徽，丁明等.面向多逆变器的微电网电压控制策略.中国电机工程学报,2012,32(7):7-13)，为了解决微电网孤岛运行是无功功率在各逆变器间准确分配和母线电压质量问题，基于虚拟同步发电机设计了一次调压和二次调压相结合的电压分层控制策略，提出了在线计算一次电压控制器参考输入电压的新算法。由于虚拟同步电抗不能无限制地增大，调度无功功率与实际无功功率的偏差会导致无法完全补偿同步电抗上的压降，从而产生较大的母线电压跌落；同时控制策略架构复杂，实际应用中实现难度很大，同时，多逆变器控制中参数的摄动将容易引起频率和电压振荡问题。

另经检索发现，中国专利申请号为：201210474294.2，名称为：基于鲁棒控制和超级电容调节孤岛光柴微电网频率控制方法，该申请案针对光柴混合发电的独立微电网，通过使用鲁棒负荷频率控制器和超级电容能量存储配合的频率优化控制策略，以减少频率偏差。然而，申请案并未针对微电网内部实际负荷特性建立静态负荷模型和动态负荷模型以设计频率控制策略，频率控制效果不能足够反映现实，同时，对于孤岛微电网内的电压稳定控制方法，并未提及。

据检索，目前针对静态负荷建模与动态负荷建模的智能微电网电压稳定控制方法，还没有相关技术成果，在将鲁棒控制理论应用到含风光柴储多种可再生能源智能微电网电压稳定控制方面，还没有相关报道，均属于空白。

发明内容