内容简介

微电网的概念自提出以来，迅速得到了学者和工程师的关注。《微电网分层运行控制技术及应用》聚焦于微电网的运行控制技术的理论分析。全书共7章：第1章阐述微电网的概念及其运行控制多层构架系统；第2章概要介绍微电源模型与控制，包括光伏发电、风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机和储能装置等微电源的模型，以及恒功率控制和下垂控制等两种逆变器的主流控制策略；第3章介绍微电网的频率特性及无差调频控制；第4章分析微电源VF控制及其电压质量分析与优化；第5章介绍基于可扩展模型的微电网小干扰稳定性分析，包括分析方法、模型和算例仿真等；第6章介绍含双VF源的高供电质量微电网切换控制策略；第7章介绍基于用户侧互动的微电网优化调度策略。 　　本书适合微电网理论研究、工程建设和运行管理等相关领域的科技工作者阅读，也可供高等院校分布式能源与微电网相关专业的教师、研究生和高年级本科生参考。

作者简介

清华大学副教授，IEEE Member, 中国电机工程学会可靠性专业委员会委员，中电联电力行业可靠性管理委员会委员，北京电机工程学会风能发电专业委员会委员，国家科技部十三五智能电网战略规划专家组成员。主要研究方向为电力系统可靠性、风电太阳能发电并网分析与控制、分布式电源及微电网、能源与电力宏观规划。主持国家自然科学基金1项、863子课题1项，科技支撑项目子课题2项，国际合作项目1项。出版**作者专著3部，发表论文60余篇，其中SCI收录2篇，EI收录40余篇。获省部级及国家电网、南方电网奖励3项。

目录

目录
第1章微电网的概念及其运行控制多层构架系统
第1节从分布式电源到微电网的理念变迁
第2节微电网的基本结构及定义
第3节微电网运行控制多层构架系统
1? 微电网运行控制系统的设计需求
2? 运行控制系统的四层架构模型设计
3? 四层架构模型各层的功能
第4节国内外微电网研究动态
1? 国内外的微电网示范工程
2? 微电网运行控制相关技术研究现状
参考文献
第2章微电源模型与控制
第1节微电源模型
1? 光伏发电
2? 风力发电机
3? 微型燃气轮机
4?柴油发电机
5? 储能装置
第2节逆变器控制
1? 恒功率控制
2? 下垂控制
参考文献
第3章微电网的频率特性及无差调频控制
第1节微电源的功频特性及其仿真验证
1? 微电源的功频特性
2? 微电源功频特性仿真验证
第2节微电网的频率特性及其仿真验证
1? 微电网的频率特性
2? 微电网频率特性仿真验证
第3节基于VF控制的微电网无差调频控制策略
1? 基本原理
2? 理论分析
3? 仿真验证
第4节基于PQ控制的微电网无差调频控制策略
1? 基本原理
2? 理论分析
3? 仿真验证
第5节微电网无差调频控制系统参数特性分析
1? 无差调频控制器参数
2? 逆变器的PQ控制参数
3? 逆变器的VF控制参数
参考文献
第4章微电源VF控制及其电压质量分析与优化
第1节VSC型微电源的模型及其VF控制策略
1? 物理层的主要组成部分
2? VSC型微电源及其数学模型
3? VSC型微电源的控制策略分析
4? VSC型微电源VF控制策略分析及控制器参数设计
第2节微电网孤网运行的电能质量分析与优化
1? 微电网孤网运行的电能质量分析
2? 无功补偿装置对微电网孤网运行电压谐波的影响
3? 非线性负载对微电网孤网运行电压谐波的影响及抑制
参考文献
第5章基于可扩展模型的微电网小干扰稳定性分析
第1节小干扰稳定性分析方法
第2节小干扰稳定性分析模型
1? 微电网结构
2? 微电源坐标变换
3? 同步发电机小干扰稳定性分析模型
4? 异步发电机小干扰稳定性分析模型
5? VSC小干扰稳定性分析模型
6? 微电网小干扰稳定性分析模型
7?模型可扩展性分析
第3节小干扰稳定性仿真分析
1?小干扰稳定性特征值分析
2? PQ控制小干扰稳定性灵敏度分析
3? PV控制小干扰稳定性灵敏度分析
参考文献
第6章含双VF源的高供电质量微电网切换控制策略
第1节并网/孤网/并网切换控制策略设计原则
第2节并网/孤网/并网切换过程高质量供电的实现基础
1?并网开关
2?负荷分级
3?孤网运行的VF源
4?两种VF源控制特性比较
第3节并网/孤网/并网切换控制策略设计及分析
1?电网运行层控制流程图
2? VSC切换控制策略设计
3? VSC同期过程的控制策略设计
第4节仿真分析
参考文献
第7章基于用户侧互动的微电网优化调度策略
第1节微电网优化调度功能模块
第2节用户侧参与互动的需求侧响应措施
1? 时段平移
2? 移峰填谷
3? 负荷削减
第3节优化调度策略模型
1? 目标A――经济性
2? 目标B――环保性
3? 目标C――自治性
4? 目标D――综合
第4节微电网调度性能综合评价指标
1? 经济性指标
2? 环保性指标
3? 自治性指标
4? 综合指标
5? 用户满意度指标
第5节微电网优化调度算例分析
1? 优化调度算例结构及参数
2? 算例结果分析
参考文献

前言/序言

前言

在化石能源枯竭和气候变化的现实威胁下，电力清洁化成为智能电网的重要发展方向，而清洁的可再生能源发电，如风电、光伏等，都属于能量密度较低的发电方式，集中与分布并重的模式被行业公认为未来最可能的发展模式。因此，系统地研究分布式发电和微电网成为电力技术近年来关注的新热点。目前，欧美等发达国家已开始广泛地研究能源多样化、高效、经济的分布式发电系统，并取得了突破性的进展。中国也积极开展了相关领域的研究，与发达国家齐头并进。

从系统的观点来看，微电网将发电机、负荷、储能装置及控制装置等相结合，形成了一个单一可控的单元，同时向用户供给电和热。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行，它具有双重角色：对于公用电力企业，微电网可视为电力系统可控的细胞，例如，这个细胞可以被控制为一个简单的可调度的负荷，这些负荷可以在数秒内作出响应以满足传输系统的需要；对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，满足用户多样化的需求，例如，增强局部可靠性、降低馈电损耗、支持当地电压，通过利用废热提高效率，提供电压下陷的校正或不可中断电源。其灵活的“可调度性”、可适时向大电网提供有力支撑、对用户高可靠性的供电保障，都成为微电网的关键技术优势。但这些优势的发挥，依赖于微电网控制技术的完善设计和应用。

本书聚焦于微电网运行控制技术方面的理论分析，共7章。

第1章是微电网的概念及其运行控制多层构架系统，首先介绍了从分布式电源到微电网的理念变迁，给出了微电网的基本结构及定义，然后从设计需求、四层构架模型的详细结构和功能描述方面详细阐述了微电网运行控制多层构架系统，最后介绍了国内外微电网技术研究动态和示范工程建设情况。

第2章是微电源模型与控制，介绍了光伏发电、风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机和储能装置等微电源的模型和技术特性，并对恒功率控制和下垂控制两种逆变器的主流控制策略进行了介绍和分析。

第3章是微电网的频率特性及无差调频控制，首先介绍了逆变器接口、同步发电机接口和异步发电机接口三种接口的微电源的功率特性，并进行了仿真验证；然后扩展到微电网，介绍其频率特性，并针对VF和PQ控制型逆变器组成的微电网、VF逆变器和有差型微型燃气轮机组成的微电网、多微电源-多负荷组成的复杂微电网三种不同类型进行了微电网频率特性仿真验证。在微电网的无差调频控制策略方面，分别介绍了基于VF控制的微电网无差调频控制策略和基于PQ控制的微电网无差调频控制策略，最后对其控制参数特性进行了全面分析。

第4章是微电源VF控制及其电压质量分析与优化，首先介绍了VSC型微电源的数学模型、控制策略和控制器参数设计，然后进行了微电网孤网运行的电能质量分析，并从无功补偿装置对微电网孤网运行电压谐波的影响、非线性负载对微电网孤网运行电压谐波的影响及抑制两个角度进行了电能质量的优化分析。

第5章是基于可扩展模型的微电网小干扰稳定性分析，从小干扰稳定性分析方法、分析模型和算例仿真三方面进行了全面阐述。

第6章是含双VF源的高供电质量微电网切换控制策略，重点介绍了并网/孤网/并网切换控制策略，并分别从控制策略设计原则、实现基础、策略设计及分析等方面进行了介绍，最后给出了仿真算例。

第7章是基于用户侧互动的微电网优化调度策略，介绍了用户侧参与互动的时段平移、移峰填谷和负荷削减三个需求侧响应措施对微电网运行优化的积极作用，并从经济性、环保性、自治性及其综合四个层级对优化调度策略建立了评价模型和评价指标，最终基于一个微电网算例进行了实效评估分析。

本书希望通过上述内容勾勒出微电网分层运行控制系统的总体框架，一方面梳理微电网内部设施的主要因素及其作用机理，另一方面探讨微电网与大电网的交互影响。

本书集成了作者所在的清华大学电机系在微电网领域多年积累的大量研究成果，王彩霞、时珊珊、王阳、陈慧粉等博士深度参与了相关研究工作。本书还引述了国内外众多微电网专家、学者的部分观点，可作为从事分布式电源和微电网研究与管理的研究人员和工程技术人员的参考书。

由于作者水平有限，难免有疏漏之处，请广大读者批评指正，多多提出宝贵的意见。

作者

2016年9月

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