基于投影积分的有源配电系统动态仿真方法研究

摘要

随着分布式电源的大量接入及先进用电技术的不断发展，有源配电系统具有日趋复杂的动态运行特性，动态仿真技术是了解有源配电系统运行机理最有效的分析手段。为此，本文围绕有源配电系统动态仿真展开，并提出了相应的高效仿真方法，主要研究内容包括：
　　（1）构建了考虑随机特性并适于投影积分算法的有源配电系统动态仿真架构。该架构基于微分-代数方程和随机微分-代数方程，涵盖了考虑随机扰动的有源配电系统典型元件模型，可准确模拟其运行过程中的多时间尺度与随机特性。同时，该架构可采用常微分方程与随机微分方程数值算法进行求解，为投影积分算法以及滚动投影积分算法的提出奠定了基础。
　　（2）提出了适于有源配电系统动态仿真的投影积分算法。通过对刚性微分方程求解的投影积分思想加以改进，并将显式积分算法与隐式积分算法相结合，提出了一种隐式投影积分算法。经数值分析得出，隐式投影积分算法具有2阶数值精度，且其数值稳定性与算法参数无关。基于该特性，提出了适于隐式投影积分算法的误差估计方法及自适应参数控制策略，以实现其仿真效率的进一步提升。最终，提出了基于自适应参数隐式投影算法的有源配电系统动态仿真方法，并采用不同规模的有源配电系统算例对该方法进行测试，通过与经典数值积分算法和商业软件的仿真结果和计算效率进行比较，验证了算法的准确性与高效性。
　　（3）提出了适于有源配电系统随机动态仿真的滚动投影积分方法，通过将确定性投影积分算法与混合随机微分方程数值算法相结合，实现了对有源配电系统随机动态运行特性的快速模拟。本文分别从强收敛性与弱收敛性两个方面对该算法的数值特性进行分析，并与经典随机微分方程数值算法的数值特性进行比较。经数值分析与仿真测试得出，滚动投影积分算法与经典随机微分方程数值算法相比，具有更高的仿真精度，并可同时实现仿真效率的大幅提升。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 有源配电系统的发展与挑战

1.3 有源配电系统动态仿真的挑战与研究现状

1.4 本文主要工作

第二章 有源配电系统动态仿真架构与方法

2.1 引言

2.2 有源配电系统动态仿真建模的一般形式

2.3 有源配电系统动态仿真方法

2.4 光伏发电系统动态仿真建模

2.5 风力发电系统动态仿真建模

2.6 蓄电池储能系统动态仿真建模

2.7 负荷动态仿真建模

2.8 虚拟同步机动态仿真建模

2.9 本章小结

第三章 考虑随机特性的有源配电系统动态仿真建模

3.1 引言

3.2 随机微分方程

3.3 随机微分方程的数值计算方法

3.4 有源配电系统随机动态仿真建模的一般形式

3.5 光伏发电系统随机动态仿真建模

3.6 负荷随机动态仿真建模

3.7 风力发电系统随机动态仿真建模

3.8 本章小结

第四章 基于投影积分的有源配电系统动态仿真方法

4.1 引言

4.2 投影积分思想

4.3 隐式投影积分算法

4.4 基于自适应参数的隐式投影积分算法

4.5 算例验证与分析

4.6 本章小结

第五章 基于滚动投影积分的有源配电系统随机动态仿真方法

5.1 引言

5.2 滚动投影积分算法

5.3 RPIM数值特性分析

5.4 基于RPIM的有源配电系统随机动态仿真方法

5.5 算例验证与分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研项目情况说明

附 录A 分布式电源及其控制系统详细参数

附 录B 中低压有源配电系统算例参数

致谢