CCHP及其所构成微网的运行特性研究

论文摘要

小型冷热电联产系统(简称CCHP)具有能源利用效率高,污染小,可满足用户冷热电多种形式能源需求的特点。微网技术为分布式CCHP提供了灵活的运行平台,可以实现冷热电负荷之间灵活匹配,提高整体系统的经济和社会效益。本文针对CCHP和微网的系统结构、控制方式、数学模型以及运行规律等开展了下述研究工作:(1)研究了单轴结构微型燃气轮机的结构特点、控制方式以及运行规律。针对传统二极管整流方式下单轴结构微型燃气轮机缺少灵活控制方式、动态响应速度慢的不足,提出了采用双PWM变流器结构的改进方案,设计了基于电压外环和电流内环双层控制的PWM整流器控制方法,进行了不同结构系统动态特性的仿真实验,验证了双PWM结构可以提高系统动态性能、减小变流器直流波动以及减小直流谐波的结论。(2)针对现有分轴结构微型燃气轮机模型分析精度的不足,建立了可以模拟不同转轴动态特性的分轴结构微型燃气轮机小信号线性化仿真模型,研究了分轴结构微型燃气轮机多种控制方式,对不同方式下分轴结构微型燃气轮机的运行特性进行了仿真,为微网中分轴结构微型燃气轮机的研究奠定了基础。(3)研究了由多台微型燃气轮机组成的微网在由联网运行模式切换为孤岛运行模式时不同控制策略下的运行特性问题。分别采用单主控制和多主控制策略,研究了计划性切换和非计划性切换情况下微网动态特性,分析了微网在脱网时能够保证系统平稳过渡的条件和影响因素,总结了由多台微型燃气轮机组成的微网运行和控制规律,实现了微网在运行模式切换时能够安全、平稳的过渡。(4)研究了CCHP系统中不同结构微型燃气轮机在微网中配置选型问题,对比了不同结构微型燃气轮机设备成本、发电效率等技术参数,通过对微网中不同类型微型燃气轮机的负荷跟踪能力、不同类型负荷下的动态特点以及不同微网拓扑结构下的运行规律的分析,为不同运行环境下的系统抗干扰能力研究、动态特性评估以及系统建设时的电源选型提供了参考指标。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的与意义
• 1.2 CCHP 和微网发展及研究现状
• 1.2.1 CCHP 发展及研究现状
• 1.2.2 微网发展及研究现状
• 1.3 研究内容和创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 创新点
• 第二章 微网及CCHP 模型描述
• 2.1 CCHP 系统构成
• 2.2 CCHP 系统模型
• 2.2.1 采用单轴结构MT 的CCHP 系统结构和仿真模型
• 2.2.2 采用分轴结构MT 的CCHP 系统结构和仿真模型
• 2.2.3 使用燃气内燃机的CCHP 系统结构和仿真模型
• 2.2.4 使用燃料电池的CCHP 系统结构和仿真模型
• 2.2.5 供热与制冷
• 2.3 微网系统结构
• 2.4 负荷模型
• 2.5 微网控制方式
• 2.5.1 有功功率和无功功率（PQ）控制方式
• 2.5.2 斜率（Droop）控制方式
• 2.5.3 电压/频率（v/f）控制方式
• 第三章 基于单轴结构MT 的CCHP 结构改进和优化控制
• 3.1 单轴结构MT 发电系统运行特性
• 3.2 单轴结构MT 结构改进和优化控制
• 3.2.1 单轴结构MT 整流器设计
• 3.2.2 单轴结构MT 逆变器的控制
• 3.3 滤波器设计
• 3.4 仿真模型
• 3.5 仿真分析
• 3.6 结论
• 第四章 基于分轴结构MT 的CCHP 仿真分析
• 4.1 分轴结构MT 模型分析和改进
• 4.2 分轴结构MT 控制方式分析
• 4.2.1 有功功率和无功功率（PQ）控制方式
• 4.2.2 斜率（Droop）控制方式
• 4.2.3 电压/频率（v/f）控制方式
• 4.3 仿真模型
• 4.4 仿真分析
• 4.4.1 有功功率和无功功率（PQ）控制方式
• 4.4.2 斜率（Droop）控制方式
• 4.4.3 电压/频率（v/f）控制方式
• 4.5 结论
• 第五章 不同MT 控制策略下的微网运行特性
• 5.1 基于MT 的微网结构
• 5.2 微网控制策略和运行标准
• 5.3 微网控制方式
• 5.4 仿真结果及讨论
• 5.4.1 计划性脱网
• 5.4.2 非计划性脱网
• 5.5 结论
• 第六章 微网中不同MT 的应用比较研究
• 6.1 不同结构MT 比较
• 6.2 MT 与微网动态
• 6.2.1 微网控制
• 6.2.2 不同MT 的微网运行特性
• 6.3 结论
• 第七章 总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢