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摘 要

伴随着当下社会电力市场不断发展，新能源发电技术也得到关注和研究，与传统能源相比较，新能源具有可再生，污染低，分布广等特点。对于一些电力供应不足的地方，发展新能源发电技术具有长远且重大的意义。在不缺乏电能的地区利用新能源发电与传统电源相结合，也能减缓能源压力，降低因供需变化引起的电压波动。

本文将首先介绍国内外关于多源互补配电系统的研究现状和发展趋势以及应用前景。然后将具体介绍关于风光互补电源的研究。用公式推导风电机是如何工作的以及风电机的，光伏发电的组成和运行原理和环境特性。

然后将在第三章介绍本文的研究手段：最大输出跟踪控制原理（MPPT）.深入分析当前存在的集中控制方法没和原理，在这些方法的基础上做出一定改变，采用的方法对小型风光互补发电系统进行研究。

仿真部分我们利用Matlab/Simulink进行。首先利用基础函数模块库搭建风力利用系数和光伏阵列的模型，然后将其封装与电力模块库（Simpower）中电力器件相连接形成完整的风光互补发电系统控制模型。通过模型我们实现了对风光互补发电系统的实时控制，使其始终在最大功率点附近运行。

关键词： 微网 建模仿真 变步长

Research on Optimal Control of Multi - source Complementary Distribution System

ABSRACT

With the continuous development of the social power market, new energy power generation technology has concerned about and research, compared with the traditional energy, For some places where power supply is insufficient, the development of new energy power generation technology has long-term and significant significance. In areas that do not lack electricity, the use of new energy sources combined with traditional power sources can also slow down energy pressures and reduce voltage fluctuations due to changes in supply and demand.

This paper will first introduce the domestic and foreign research on the status and development trend of multi-source complementary power distribution system and its application prospect. And then will elaborate on the wind and solar hybrid power research. The working principle and working characteristics of the wind turbine, the composition and operating principle and the environmental characteristics of the photovoltaic power generation are described in detail.

Then, in the third chapter, we introduce the research methods of this paper: the maximum output tracking control principle (MPPT) .In-depth analysis of the existing centralized control method and the principle, in these methods based on a certain change, Control of the small wind and solar power generation system to study.

The simulation part we use Matlab / Simulink. Firstly, the model of wind power utilization and PV array is built by using the basic function module library, and then the encapsulation is connected with the power device in the power module (Simpower) to form a complete wind and solar power generation system control model. Through the model we realized the real-time control of the wind-solar hybrid system so that it always runs near the maximum power point.

Key Words: Multi-source complementary; Wind-solar complementary; Micro-network; Maximum power tracking control; Modeling and simulation

目 录

第一章 绪论 1

1.1 多源互补配电系统的优化控制研究课题背景与意义 1

1.2 多源互补配电系统的优化控制研究课题的国内外研究现状 1

1.3 多源互补配电系统的优化控制研究课题应用前景 3

1.4 智能电网 3

1.4.1 国外智能电网发展现状 4

1.4.2 国内智能电网发展现状 5

1.5 本文主要工作 5

第二章 多源互补配电系统综述 7

2.1 风光互补发电系统的构成 7

2.2 风力发电机组 8

2.2.1 风力机基本理论 8

2.2.2 风力机工作特性 10

2.2.3 风力机的类型 10

2.2.4 发电机 11

2.3 光伏阵列 12

2.4 蓄电池 14

2.5 控制器 15

第三章 多源互补配电系统优化控制方法 16

3.1 风力机的优化控制 16

3.1.1 风力机优化控制原理 16

3.1.2 风力机最大功率跟踪控制算法 16

3.2 太阳能最大功率跟踪控制 18

3.3 风光互补发电系统的最大功率跟踪控制 19

第四章多源互补配电系统建模与仿真 21

4.1 仿真程序的选择 21

4.2 风力发电机模型的搭建 21

4.3太阳能电源的建模 23

4.4 其他器件的建模 25

4.5 风光互补发电系统的建模 27

4.6 模型的仿真及结果分析 27

第五章 总结 31

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1 多源互补配电系统的优化控制研究课题背景与意义

当下新能源发电技术飞速发展，新能源不断开发，电力市场不断扩张，对利用可再生能源的分布式电源兼容程度必定会成为配电系统是否优秀的评判标准^[1]。对于如何有效管理接入配电系统的大量分布式电源，主动配电网是一种有效的方案^[2-4]。由于电网的需求时刻变化、环境因素等影响，给分布式电源在电网中的可靠运行带来了诸多不确定性。目前对于单一分布式电源并入电网的控制方法主要有PQ控制、下垂控制等，并不能满足电网对分布式电源可靠稳定控制的需要。作为一种可再生能源区域化应用和控制的技术，微网系统地分布式电源、蓄电池、负载、控制部分结合起来，形成一个易于控制管理的整体^[5]，能够使分布式电源集中且有效地向电网供电^[6]，但也存在这一些缺陷。第一，微网的可控是建立在其是一个单一整体，整个网络必须集中在相对较小的范围实现控制，有一定局限性；第二，微网只能保证其内部的控制协调^[7]，如果需要将其并入更大一级的电网，又需要设计新的控制器来保证大电网的运行稳定，微网自身控制器如果有一定瑕疵，则若干微网并入大电网的误差将会几何上升；最后，每个微网的集成控制都需要一个独立的管理单元，并入电网后每一级也需要管理单元，相较于传统配电网成本大幅增加。所以研究含分布式电源的小型配电系统的优化控制方法，使其误差与成本尽可能减少具有重大的意义。

1.2 多源互补配电系统的优化控制研究课题的国内外研究现状

文献[8]提出在正常运行状态下，以时间为变量，多源互补配电系统控制策略，研究了较长时间下主动配电网如何统筹各个并入电网的含分布式电源的多源互补配电系统进行稳定运行，以及短时间内小型多源互补配电系统的自我控制。实现了长时间内全局稳定运行与短时间内小型配电系统的有效自治相结合来实现整体的有效控制，最后通过算例和仿真证实了策略的可行性。

长时间内全局稳定运行与短时间内小型配电系统的有效自治相结合的控制策略，其中长时间下的全局控制策略是将最优潮流作为控制原理。需要预测负荷曲线和系统中间歇式电源的出力曲线，优化全天基本负荷与间歇式电源（因气候原因等导致）的出力的协调，提高配电网运行的经济性，这种控制方法较理想化；短时间内针对负荷的波动与间歇式能源的波动进行优化调节，使实际负荷和系统出力接近预测的曲线，在全局长时间控制策略的基础上继续优化短时间内配电系统的协调运行。同时各个小型多源互补配电系统参与协同控制，可以在很大程度减轻整个系统因负荷和出力波动而产生的不良影响，突出了主动控制的特征。

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