內容簡介

微電網的概念自提齣以來，迅速得到瞭學者和工程師的關注。《微電網分層運行控製技術及應用》聚焦於微電網的運行控製技術的理論分析。全書共7章：第1章闡述微電網的概念及其運行控製多層構架係統；第2章概要介紹微電源模型與控製，包括光伏發電、風力發電機、微型燃氣輪機、柴油發電機和儲能裝置等微電源的模型，以及恒功率控製和下垂控製等兩種逆變器的主流控製策略；第3章介紹微電網的頻率特性及無差調頻控製；第4章分析微電源VF控製及其電壓質量分析與優化；第5章介紹基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析，包括分析方法、模型和算例仿真等；第6章介紹含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略；第7章介紹基於用戶側互動的微電網優化調度策略。 　　本書適閤微電網理論研究、工程建設和運行管理等相關領域的科技工作者閱讀，也可供高等院校分布式能源與微電網相關專業的教師、研究生和高年級本科生參考。

作者簡介

清華大學副教授，IEEE Member, 中國電機工程學會可靠性專業委員會委員，中電聯電力行業可靠性管理委員會委員，北京電機工程學會風能發電專業委員會委員，國傢科技部十三五智能電網戰略規劃專傢組成員。主要研究方嚮為電力係統可靠性、風電太陽能發電並網分析與控製、分布式電源及微電網、能源與電力宏觀規劃。主持國傢自然科學基金1項、863子課題1項，科技支撐項目子課題2項，國際閤作項目1項。齣版**作者專著3部，發錶論文60餘篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄40餘篇。獲省部級及國傢電網、南方電網奬勵3項。

目錄

目錄
第1章微電網的概念及其運行控製多層構架係統
第1節從分布式電源到微電網的理念變遷
第2節微電網的基本結構及定義
第3節微電網運行控製多層構架係統
1? 微電網運行控製係統的設計需求
2? 運行控製係統的四層架構模型設計
3? 四層架構模型各層的功能
第4節國內外微電網研究動態
1? 國內外的微電網示範工程
2? 微電網運行控製相關技術研究現狀
參考文獻
第2章微電源模型與控製
第1節微電源模型
1? 光伏發電
2? 風力發電機
3? 微型燃氣輪機
4?柴油發電機
5? 儲能裝置
第2節逆變器控製
1? 恒功率控製
2? 下垂控製
參考文獻
第3章微電網的頻率特性及無差調頻控製
第1節微電源的功頻特性及其仿真驗證
1? 微電源的功頻特性
2? 微電源功頻特性仿真驗證
第2節微電網的頻率特性及其仿真驗證
1? 微電網的頻率特性
2? 微電網頻率特性仿真驗證
第3節基於VF控製的微電網無差調頻控製策略
1? 基本原理
2? 理論分析
3? 仿真驗證
第4節基於PQ控製的微電網無差調頻控製策略
1? 基本原理
2? 理論分析
3? 仿真驗證
第5節微電網無差調頻控製係統參數特性分析
1? 無差調頻控製器參數
2? 逆變器的PQ控製參數
3? 逆變器的VF控製參數
參考文獻
第4章微電源VF控製及其電壓質量分析與優化
第1節VSC型微電源的模型及其VF控製策略
1? 物理層的主要組成部分
2? VSC型微電源及其數學模型
3? VSC型微電源的控製策略分析
4? VSC型微電源VF控製策略分析及控製器參數設計
第2節微電網孤網運行的電能質量分析與優化
1? 微電網孤網運行的電能質量分析
2? 無功補償裝置對微電網孤網運行電壓諧波的影響
3? 非綫性負載對微電網孤網運行電壓諧波的影響及抑製
參考文獻
第5章基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析
第1節小乾擾穩定性分析方法
第2節小乾擾穩定性分析模型
1? 微電網結構
2? 微電源坐標變換
3? 同步發電機小乾擾穩定性分析模型
4? 異步發電機小乾擾穩定性分析模型
5? VSC小乾擾穩定性分析模型
6? 微電網小乾擾穩定性分析模型
7?模型可擴展性分析
第3節小乾擾穩定性仿真分析
1?小乾擾穩定性特徵值分析
2? PQ控製小乾擾穩定性靈敏度分析
3? PV控製小乾擾穩定性靈敏度分析
參考文獻
第6章含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略
第1節並網/孤網/並網切換控製策略設計原則
第2節並網/孤網/並網切換過程高質量供電的實現基礎
1?並網開關
2?負荷分級
3?孤網運行的VF源
4?兩種VF源控製特性比較
第3節並網/孤網/並網切換控製策略設計及分析
1?電網運行層控製流程圖
2? VSC切換控製策略設計
3? VSC同期過程的控製策略設計
第4節仿真分析
參考文獻
第7章基於用戶側互動的微電網優化調度策略
第1節微電網優化調度功能模塊
第2節用戶側參與互動的需求側響應措施
1? 時段平移
2? 移峰填榖
3? 負荷削減
第3節優化調度策略模型
1? 目標A――經濟性
2? 目標B――環保性
3? 目標C――自治性
4? 目標D――綜閤
第4節微電網調度性能綜閤評價指標
1? 經濟性指標
2? 環保性指標
3? 自治性指標
4? 綜閤指標
5? 用戶滿意度指標
第5節微電網優化調度算例分析
1? 優化調度算例結構及參數
2? 算例結果分析
參考文獻

前言/序言

前言

在化石能源枯竭和氣候變化的現實威脅下，電力清潔化成為智能電網的重要發展方嚮，而清潔的可再生能源發電，如風電、光伏等，都屬於能量密度較低的發電方式，集中與分布並重的模式被行業公認為未來最可能的發展模式。因此，係統地研究分布式發電和微電網成為電力技術近年來關注的新熱點。目前，歐美等發達國傢已開始廣泛地研究能源多樣化、高效、經濟的分布式發電係統，並取得瞭突破性的進展。中國也積極開展瞭相關領域的研究，與發達國傢齊頭並進。

從係統的觀點來看，微電網將發電機、負荷、儲能裝置及控製裝置等相結閤，形成瞭一個單一可控的單元，同時嚮用戶供給電和熱。微電網既可與大電網聯網運行，也可在電網故障或需要時與主網斷開單獨運行，它具有雙重角色：對於公用電力企業，微電網可視為電力係統可控的細胞，例如，這個細胞可以被控製為一個簡單的可調度的負荷，這些負荷可以在數秒內作齣響應以滿足傳輸係統的需要；對於用戶，微電網可以作為一個可定製的電源，滿足用戶多樣化的需求，例如，增強局部可靠性、降低饋電損耗、支持當地電壓，通過利用廢熱提高效率，提供電壓下陷的校正或不可中斷電源。其靈活的“可調度性”、可適時嚮大電網提供有力支撐、對用戶高可靠性的供電保障，都成為微電網的關鍵技術優勢。但這些優勢的發揮，依賴於微電網控製技術的完善設計和應用。

本書聚焦於微電網運行控製技術方麵的理論分析，共7章。

第1章是微電網的概念及其運行控製多層構架係統，首先介紹瞭從分布式電源到微電網的理念變遷，給齣瞭微電網的基本結構及定義，然後從設計需求、四層構架模型的詳細結構和功能描述方麵詳細闡述瞭微電網運行控製多層構架係統，最後介紹瞭國內外微電網技術研究動態和示範工程建設情況。

第2章是微電源模型與控製，介紹瞭光伏發電、風力發電機、微型燃氣輪機、柴油發電機和儲能裝置等微電源的模型和技術特性，並對恒功率控製和下垂控製兩種逆變器的主流控製策略進行瞭介紹和分析。

第3章是微電網的頻率特性及無差調頻控製，首先介紹瞭逆變器接口、同步發電機接口和異步發電機接口三種接口的微電源的功率特性，並進行瞭仿真驗證；然後擴展到微電網，介紹其頻率特性，並針對VF和PQ控製型逆變器組成的微電網、VF逆變器和有差型微型燃氣輪機組成的微電網、多微電源-多負荷組成的復雜微電網三種不同類型進行瞭微電網頻率特性仿真驗證。在微電網的無差調頻控製策略方麵，分彆介紹瞭基於VF控製的微電網無差調頻控製策略和基於PQ控製的微電網無差調頻控製策略，最後對其控製參數特性進行瞭全麵分析。

第4章是微電源VF控製及其電壓質量分析與優化，首先介紹瞭VSC型微電源的數學模型、控製策略和控製器參數設計，然後進行瞭微電網孤網運行的電能質量分析，並從無功補償裝置對微電網孤網運行電壓諧波的影響、非綫性負載對微電網孤網運行電壓諧波的影響及抑製兩個角度進行瞭電能質量的優化分析。

第5章是基於可擴展模型的微電網小乾擾穩定性分析，從小乾擾穩定性分析方法、分析模型和算例仿真三方麵進行瞭全麵闡述。

第6章是含雙VF源的高供電質量微電網切換控製策略，重點介紹瞭並網/孤網/並網切換控製策略，並分彆從控製策略設計原則、實現基礎、策略設計及分析等方麵進行瞭介紹，最後給齣瞭仿真算例。

第7章是基於用戶側互動的微電網優化調度策略，介紹瞭用戶側參與互動的時段平移、移峰填榖和負荷削減三個需求側響應措施對微電網運行優化的積極作用，並從經濟性、環保性、自治性及其綜閤四個層級對優化調度策略建立瞭評價模型和評價指標，最終基於一個微電網算例進行瞭實效評估分析。

本書希望通過上述內容勾勒齣微電網分層運行控製係統的總體框架，一方麵梳理微電網內部設施的主要因素及其作用機理，另一方麵探討微電網與大電網的交互影響。

本書集成瞭作者所在的清華大學電機係在微電網領域多年積纍的大量研究成果，王彩霞、時珊珊、王陽、陳慧粉等博士深度參與瞭相關研究工作。本書還引述瞭國內外眾多微電網專傢、學者的部分觀點，可作為從事分布式電源和微電網研究與管理的研究人員和工程技術人員的參考書。

由於作者水平有限，難免有疏漏之處，請廣大讀者批評指正，多多提齣寶貴的意見。

作者

2016年9月

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