由于分布式发电及微网是当前国家、上海市及我校非常重视和很有前途的新能源发展方向,该方向中存在大量与测量与控制问题。新能源发电的测量与控制是整个新能源发展规划布局中起非常重要的作用。
目前自动化工程学院的新能源测控团队正在建设的5~10KW小型新能源发电测量与控制平台。该平台包括光伏电池及逆变器、光伏电池模拟器、双馈电机及转换器、风机模拟器、锂电池及双向逆变器、微网能量管理系统(模拟负载、模拟电网和调压器、微网测控保护装置)等,如图1所示。
该平台上风、光、储、负(荷)和交流电源等全套装置都是半物理仿真模拟装置,这些模拟装置是通过数学模型来仿真新能源发电过程,但其输出信号是真实的物理信号。在这样的模拟平台上,可做任何试验,包含启停、不平衡、故障、风光变化、负荷变化等不稳定试验。
图 1 新能源发电测量与控制平台结构示意图
在该平台上可进行下列新能源发电检测与控制研究:
(1)新能源的预测方法研究。本平台可检测并显示风、光、储及负载等新能源发电平台上各种对象的电气信号,利用这些检测到的信号,可进行风力发电功率预测、光伏发电功率预测等研究。
(2)新能源的控制策略研究。本平台可进行含多种新能源发电的控制策略研究,可研究恒定功率(PQ)、电压频率(V/f)及下垂(droop)等逆变器控制方法和主从等微网控制策略。
(3)新能源的优化算法研究。本平台可进行新能源发电系统的优化运行方法研究,它以现场采集的各种数据为依据,对分布式发电系统进行管理和调度,保障系统经济高效稳定地运行。
(4)新能源的变流装置控制器研究。本平台可研究光伏逆变器、风电并网变换器和储能双向逆变器等多种变流器的控制器。变流器控制器一般采用DSP控制。
(5)新能源的先进控制方法应用研究。本平台上可采用一些比PID更先进的控制算法,来对平台上的电气对象进行控制,验证新控制算法的可行性和有效性。
(6)新能源检测与控制的产学研合作。通过该学科平台,我们将与相关单位开展产学研合作,进行微网测控技术的研发工作。
新能源测控团队主要从事新能源检测与控制研究工作,目前主要研究方向为微网控制、风光预测、微网优化、新型变流器控制和电能质量控制等。现已发表与本项目相关的论文30多篇(其中SCI、EI收录20多篇),申请专利10多项,专著或教材4本,软件著作权1项。在上面平台基础上,争取发表高质量学术论文,申请国家专利,申报科研项目,培养骨干教师和硕士研究生。
自动化工程学院