开发利用可再生能源有助于解决当前面临的能源和环境双重危机,是推动能源革命和实现能源可持续发展的重要技术之一。然而大规模可再生分布式电源直接并网使电网的稳定性面临新的挑战:一方面,风光等间歇性新能源的输出功率具有波动性和随机性,简单并网将对用户造成功率冲击;另一方面,分布式电源的接入改变了电网单向潮流的格局,使传统电网的运行模式难以适应新的控制需求。
与传统电力系统相比,微电网内分布式电源种类繁多、运行模式多样、控制策略各异、可控程度不同,恰当有效的多源协调控制是实现系统稳定、可靠、高效运行的关键,也是解决优化配置、继电保护等其它问题的前提。分布式协同控制兼顾传统集中式和分散式控制的优势,基于局部信息交互促成类全局信息共享,以稀疏通讯方式实现本地控制决策的全局优化,适应于微电网运行对实时性、灵活性和可靠性的更高要求以及“即插即用”的控制需求,由此受到了国内外微电网领域专家学者的广泛关注与深入研究。
《微电网分布式控制理论与方法》首先介绍了微电网基础内容,包括分布式电源建模、微电网分层控制结构和逆变器控制方法等,对现有技术系统地进行了总结。在此基础上,就微电网分布式控制理论与方法的重点和难点展开介绍,具体包括分布式协同控制策略、通讯拓扑和控制器参数优化、分布式智能控制三大部分。
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以上内容构建了多目标、多层次、多属性的微电网分布式控制理论与方法,可为微电网安全可靠、经济高效运行提供支撑,为其他学科应用分布式控制方法提供案例借鉴。本书力求对这一领域的若干重要研究成果进行较为完整的概括和总结,从第二章、第三章的分布式电源建模、微电网分层控制结构和逆变器控制方法入手,着重围绕第六章微电网分布式协同控制理论、第七章分布式控制策略优化、第八章微电网智能分布式控制策略和第九章分布式策略仿真验证等核心内容展开,以层层递进的结构、简洁的语言进行描述。读者仅需掌握基本的电力系统和自动控制系统知识,便可把握微电网分布式控制理论与方法发展的总体脉络。
《微电网分布式控制理论与方法》一书的工作得到了国家863计划(含分布式电源的微电网关键技术研发,2011AA05A107)、国家重点研发计划(分布式可再生能源发电集群实时仿真和测试技术,2016YFB0900404)和国家自然科学基金(基于源荷储分散式协同的自治电力系统紧急控制研究,51477029;冷热电联供型微电网高效运行的建模和优化方法,51277027)等项目的支持,获得了其他科研院校和实际生产部门许多专家的大力帮助。本书得以成稿,需要感谢课题组研究生陈明、曹戈、洪灏灏、杨权、史文博、盛丽娜、曹阳、薛帅等的辛勤付出。同时,特别感谢天津大学王成山教授、清华-伯克利深圳学院许银亮教授、东南大学窦晓波教授、吴在军教授、全相军老师在本书研究和写作过程中的帮助和支持。在本书写作过程中,一直得到科学初版社相关领导和编辑的鼓励和支持,他们为本书顺利初版做了大量细致而辛苦的工作,在此一并表示感谢。
本书工作是作者课题组在微电网分布式控制领域近10年科研成果的总结,希望对广大同行有一定的参考作用。写作过程持续了3年,期间几易其稿,但由于微电网运行控制涉及面广,作者水平有限,本书内容中可能存在不妥之处,恳请各位专家和读者批评指正。
作者简介
顾伟,教授,博士生导师,IET Fellow。现担任东南大学电气工程学院副院长,分布式发电与主动配电网研究所所长。主要从事分布式发电与微电网、配电网与综合能源系统等方面的研究。主持国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项 1项、国家自然科学基金联合基金(重点支持)项目1项、面上/青年项目3项,主持国家重点研发计划课题1项。发表SCI论文100余篇(其中ESI高被引论文5篇),担任IEEE Trans. Power Systems等5本国内外顶级期刊编委。获2019中国仿真学会科学技术奖一等奖、第47届日内瓦国际发明展金奖。
楼冠男,东南大学电气工程学院讲师,主要从事分布式发电和微电网控制等方面的研究,参与国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项科研项目。在国内外期刊和会议上发表论文20余篇,授权国家专利10余项、美国专利1项,获2019年中国仿真学会科学技术奖一等奖、2019年中国仿真学会优秀博士学位论文和第47届日内瓦国际发明展金奖。
柳伟,南京理工大学自动化学院副教授、硕士生导师。主持承担了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国博士后科学基金、国家电网公司等科技项目10余项,在国际期刊和会议上发表论文30余篇,研究成果获第47届日内瓦国际发明展金奖,2019年中国仿真学会科学技术一等奖和2017年中国仿真学会年度优秀论文。
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