论文摘要
风能、太阳能发电的规模化应用是解决当前世界能源、环境突出问题的有效途径。风光互补型微电网既解决了风力发电、太阳能发电规模接入的技术问题,又能充分利用风能、太阳能在时间、地理上的互补性优势,提高了能源利用效率,也可减小储能设备容量,降低投资成本。但是风、太阳能随机性、间歇性特点为微电网的运行、管理带来困难。合理、有效的能量管理系统是保障风光互补微电网稳定、可靠、经济运行的基础。本文从微电网中各电源的特性分析与建模、能量管理系统的结构和功能构成以及微电网能量管理策略与运行控制几方面进行了研究和讨论。（1）指出风光互补微电网组成和结构,针对其中光伏微电源、双馈风力发电机、锂电池和超级电容器进行特性分析和建模,并列举了各微源的接口电路。（2）就微电网运行控制和能量管理两方面做出了分析介绍。从控制原理和控制结构方面,研究了微电网主从控制中逆变器恒功率控制和恒电压频率控制方式,以及微电网对等控制中逆变器下垂控制方式,并进行了仿真测试,显示所搭建模型的正确性。以分析研究对象系统特征和控制目标为出发点,选定中央控制和局部控制相结合的控制结构,提出新能源发电管理、需求侧管理和混合储能协调管理三大能量管理核心功能。（3）以可控混合储能为中心,提出了一种新的能量管理策略。因为锂电池和超级电容器之间的不同特性,锂电池被赋予了两种不同的角色。微电网正常运行时,锂电池作为恒功率电源根据风、光输出功率预测和负荷预测结果安排计划运行。此时快速响应的超级电容器采用V/f控制补偿不平衡功率的同时调节系统电压和频率。考虑到超级电容器有限的容量,在其不能满足系统实时功率平衡时,锂电池转换为V/f控制方式维持微电网可靠、稳定。策略中,按锂电池充放电周期划分的能量计算和分析环节作为发电管理、需求侧管理的依据。通过仿真证明了本文能量管理策略的正确性和有效性,利用预测数据降低了风能、太阳能随机性对微电网的影响,充分发挥了超级电容器快速处理系统波动的特点,延长了锂电池寿命。同时发电预测和负荷预测也为风光微电源模式切换,负荷投切计划提供依据,保证了重要负荷供电可靠性。（4）能量管理策略是中央控制器的核心,而能量管理和系统控制的执行却需要局部控制器来完成。本文按照能量管理策略要求分别对光伏发电单元MPPT和limitation两种工作模式下Boost变换器和逆变器,锂电池恒功率和压频控制两角色下充放电不同状态时的双向DC-DC变换器以及超级电容器接口变换器进行控制部分设计。通过仿真测试,本文所设计的微电源局部控制器满足了能量管理策略要求,能够达到控制目标。