微网的预测、控制与优化运行

本书特色

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本书着重论述了作者在微网的功率预测、协调控制、优化运行等方面所取得的研究成果。全书共分为4部分，其中第1部分为微网的功率预测方法分析与研究；第2部分为交流微网的协调控制方法分析与研究；第3部分为直流微网及混合微网的协调控制方法分析与研究；第4部分为微网的优化运行方法分析与研究。
本书适合微网系统研究、设备研发、工程建设和运行管理等相关领域的科技工作者阅读，也可供高等院校分布式能源与微网相关专业的教师、研究生和高年级本科生参考。

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目录

前　言第 1部分　微网的功率预测方法分析与研究第 1章　绪论 …………………………………………………………………………… 3 1.1　背景及研究意义 ……………………………………………………………… 31.2　国内外研究现状及展望 ……………………………………………………… 5 1.2.1　微网能量管理系统 …………………………………………………… 5 1.2.2　光伏功率预测的研究现状 …………………………………………… 7 1.2.3　风电功率预测的研究现状 …………………………………………… 8 1.2.4　风光发电短期功率预测研究方向的展望 …………………………… 9 1.3　本部分主要研究内容 ………………………………………………………… 9 1.3.1　光伏短期功率预测的研究内容 ………………………………………10 1.3.2　风电短期功率预测的主要内容 ………………………………………10 1.3.3　本部分的章节安排 ……………………………………………………10第 2章　预测模型的关键技术 ……………………………………………………… 12 2.1　基于密度峰值的聚类算法 ……………………………………………………12 2.1.1　气象特征因子的影响 …………………………………………………12 2.1.2　密度峰值聚类算法 ……………………………………………………132.1.3　层次聚类算法的实现 …………………………………………………14 2.2　统计学习理论 …………………………………………………………………15 2.2.1　统计学习理论的概念 …………………………………………………15 2.2.2　VC维和 SVM …………………………………………………………15 2.2.3　Mercer定理和软间隔分离 ……………………………………………17 2.2.4　RBF神经网络 …………………………………………………………18 2.3　改进优化算法的原理 …………………………………………………………192.3.1　FOA ……………………………………………………………………19 2.3.2　改进 FOA法 …………………………………………………………… 20 2.3.3　与 GA、PSO算法的对比……………………………………………… 20 2.4　集合经验模态分解 ……………………………………………………………20 2.4.1　EMD原理 ……………………………………………………………… 21 2.4.2　抑制白噪声 ……………………………………………………………22 2.5　本章小结 ………………………………………………………………………22第 3章　基于密度峰值层次聚类的短期光伏功率预测模型 ……………………… 23 3.1　气象特征分析及聚类算法实现 ………………………………………………23 3.1.1　天气状态与光伏出力的相关性分析 …………………………………23 3.1.2　层次聚类算法的实现 …………………………………………………25 3.1.3　与传统聚类算法的对比 ………………………………………………28 3.2　基于 SVM的天气类型聚类识别 ……………………………………………29 3.2.1　SVM模型的建立 ……………………………………………………… 29 3.2.2　SVM训练参数的确定及识别结果评估 ……………………………… 29 3.3　光伏短期功率预测模型设计 …………………………………………………31 3.3.1　预测模型的结构设计 …………………………………………………31 3.3.2　预测结果及评估 ………………………………………………………32 3.4　本章小结 ………………………………………………………………………34第 4章　基于 EEMD的短期风电功率预测模型 …………………………………… 35 4.1　风电功率短期预测的影响因素分析 …………………………………………35 4.1.1　风电场历史数据的处理 ………………………………………………36 4.1.2　气象特征参数分析 ……………………………………………………36 4.2　基于 EEMD的短期风功率预测模型建立 …………………………………… 38 4.2.1　EEMD的参数优化 ……………………………………………………39 4.2.2　EEMD对于风速时间序列的模态分解 ………………………………40 4.3　风电序列的相空间重构 ………………………………………………………42 4.3.1　相空间重构原理 ………………………………………………………42 4.3.2　延迟时间和嵌入维度的确定 …………………………………………42 4.4　基于改进 FOA的参数优化 LS-SVM模型 …………………………………42 4.4.1　LS-SVM模型 …………………………………………………………42 4.4.2　基于改进 FOA优化 LS-SVM的参数 ………………………………… 43 4.5　基于 EEMD的风速 -风功率预测模型 ………………………………………46 4.5.1　风速短期预测仿真结果 ………………………………………………46 4.5.2　风功率短期预测的实现 ………………………………………………49 4.6　本章小结 ………………………………………………………………………52第 5章　总结与展望 ………………………………………………………………… 53 5.1　总结 ……………………………………………………………………………53 5.2　展望 ……………………………………………………………………………54第 1部分参考文献 …………………………………………………………………… 55第 2部分　交流微网的协调控制方法分析与研究第 6章　绪论 ………………………………………………………………………… 61 6.1　研究背景与意义 ………………………………………………………………61 6.2　国内外微网发展状况 …………………………………………………………62 6.2.1　国内外微网发展现状 …………………………………………………626.2.2　微网控制技术现状 ……………………………………………………63 6.3　本部分主要研究内容 …………………………………………………………64第 7章　光伏并网技术 ……………………………………………………………… 66 7.1　光伏系统的建模 ………………………………………………………………66 7.1.1　光伏发电的工作原理及模型 …………………………………………66 7.1.2　光伏电池发电 MPPT控制和直流变换 ………………………………69 7.1.3　仿真分析 ………………………………………………………………72 7.2　交流微网并网技术研究 ………………………………………………………73 7.2.1　系统并网的结构 ………………………………………………………74 7.2.2　逆变器控制技术基础 …………………………………………………74 7.2.3　滤波器技术 ……………………………………………………………75 7.2.4　坐标变换 ………………………………………………………………75 7.3　光伏并网技术研究 ……………………………………………………………76 7.3.1　光伏并网的工作原理及模型 …………………………………………76 7.3.2　光伏并网仿真分析 ……………………………………………………77 7.4　本章小结 ………………………………………………………………………80第 8章　分布式电源接口逆变器的控制策略 ……………………………………… 81 8.1　分布式发电并网一般结构 ……………………………………………………81 8.2　PQ控制 ………………………………………………………………………… 82 8.2.1　PQ控制器 ……………………………………………………………… 82 8.2.2　PQ控制仿真分析 ……………………………………………………… 86 8.3　V/f控制………………………………………………………………………… 87 8.3.1　V/f控制器 ……………………………………………………………… 88 8.3.2　V/f控制仿真分析 ……………………………………………………… 92 8.4　传统的下垂控制 ………………………………………………………………94 8.4.1　分布式电源的功率传输特性 …………………………………………94 8.4.2　下垂控制器 ……………………………………………………………97 8.4.3　下垂控制仿真分析 ………………………………………………… 100 8.5　改进型下垂控制 …………………………………………………………… 102 8.5.1　电压电流双环控制 ………………………………………………… 103 8.5.2　功率环控制 ………………………………………………………… 105 8.5.3　改进型下垂控制仿真分析 ………………………………………… 107 8.6　VSG控制 …………………………………………………………………… 108 8.6.1　VSG控制的系统结构 ……………………………………………… 108 8.6.2　带 Washout滤波器的 VSG控制器设计 …………………………… 110 8.6.3　带 Washout滤波器的 VSG控制仿真分析 ………………………… 112 8.7　基于自适应旋转惯量的 VSG控制器 ……………………………………… 115 8.7.1　常规的 VSG控制存在问题 ………………………………………… 115 8.7.2　基于自适应旋转惯量的 VSG控制 ………………………………… 116 8.7.3　基于自适应旋转惯量的 VSG控制器结构 ………………………… 117 8.7.4　基于自适应旋转惯量的 VSG控制仿真分析 ……………………… 118 8.8　本章小结 …………………………………………………………………… 120第 9章　微网综合控制策略 ………………………………………………………… 122 9.1　对等控制策略 ……………………………………………………………… 122 9.1.1　对等控制原理及特点 ……………………………………………… 122 9.1.2　对等控制仿真分析 ………………………………………………… 124 9.2　主从控制策略 ……………………………………………………………… 127 9.2.1　主从控制原理及特点 ……………………………………………… 127 9.2.2　主从控制仿真算例分析 …………………………………………… 129 9.3　多主从混合协调控制 ……………………………………………………… 132 9.3.1　多主从混合协调控制原理及特点 ………………………………… 132 9.3.2　多主从混合控制仿真分析 ………………………………………… 133 9.4　辅助主从协调控制策略 …………………………………………………… 136 9.4.1　辅助主从协调控制原理及特点 …………………………………… 136 9.4.2　带辅助单元的主从控制仿真分析 ………………………………… 137 9.5　本章小结 …………………………………………………………………… 141第 10章　总结与展望 ………………………………………………………………… 142 10.1　总结 ………………………………………………………………………… 142 10.2　展望 ………………………………………………………………………… 142第 2部分参考文献 …………………………………………………………………… 144第 3部分　直流微网及混合微网的协调控制方法分析与研究第 11章　绪论 ………………………………………………………………………… 151 11.1　微网的架构与分类 ………………………………………………………… 151 11.1.1　微网的架构 ………………………………………………………… 151 11.1.2　微网的分类 ………………………………………………………… 152 11.1.3　当前微网协调控制所存在的问题及其改进策略 ………………… 153 11.2　本部分的研究内容 ………………………………………………………… 155 11.2.1　本部分的主要内容 ………………………………………………… 155 11.2.2　本部分的主要工作 ………………………………………………… 155第 12章　各微源的建模及其控制策略研究 ………………………………………… 157 12.1　Boost变换器的研究 ……………………………………………………… 157 12.2　光伏模型的建立及其控制策略的研究 …………………………………… 158 12.2.1　光伏模型的建立 …………………………………………………… 158 12.2.2　光伏*大功率控制的研究 ………………………………………… 163 12.2.3　光伏限功率控制的研究 …………………………………………… 169 12.3　风电模型的建立及其控制策略的研究 …………………………………… 176 12.3.1　风电模型的建立 …………………………………………………… 176 12.3.2　风电控制策略的研究 ……………………………………………… 178 12.4　蓄电池模型的建立及其控制策略的研究 ………………………………… 180 12.4.1　蓄电池模型的建立 ………………………………………………… 180 12.4.2　蓄电池控制策略的研究 …………………………………………… 181 12.5　本章小结 …………………………………………………………………… 184第 13章　直流微网控制策略的研究 ………………………………………………… 185 13.1　直流微网的架构 …………………………………………………………… 185 13.2　直流微网控制策略的研究 ………………………………………………… 186 13.2.1　分级控制的研究 …………………………………………………… 186 13.2.2　变功率控制的研究 ………………………………………………… 188 13.2.3　两种控制策略的仿真对比 ………………………………………… 193 13.3　本章小结 …………………………………………………………………… 194第 14章　交流微网控制策略的研究 ………………………………………………… 195 14.1　交流微网的架构 …………………………………………………………… 195 14.2　交流微网控制策略的研究 ………………………………………………… 196 14.2.1　PQ控制 …………………………………………………………… 197 14.2.2　V/f控制 …………………………………………………………… 197 14.2.3　直流电压控制 ……………………………………………………… 199 14.3　基于直流电压控制与改进型恒压控制的交流微网的协调控制 ………… 200 14.4　本章小结 …………………………………………………………………… 204第 15章　交直流混合微网控制策略的研究 ………………………………………… 205 15.1　混合微网的架构及其建模 ………………………………………………… 205 15.2　混合微网控制策略的研究 ………………………………………………… 207 15.3　混合微网各工作模式仿真分析 …………………………………………… 208 15.3.1　混合微网在模式 1的仿真分析 …………………………………… 208 15.3.2　混合微网在模式 2的仿真分析 …………………………………… 210 15.3.3　混合微网在模式 3的仿真分析 …………………………………… 212 15.3.4　混合微网在模式 4的仿真分析 …………………………………… 214 15.4　混合微网模式间切换的仿真分析 ………………………………………… 216 15.5　常规控制策略与新型控制策略的仿真对比分析 ………………………… 221 15.6　本章小结 …………………………………………………………………… 222第 16章　总结与展望 ………………………………………………………………… 223 16.1　总结 ………………………………………………………………………… 223 16.2　展望 ………………………………………………………………………… 224第 3部分参考文献 …………………………………………………………………… 225第 4部分　微网的优化运行方法分析与研究第 17章　绪论 ………………………………………………………………………… 231 17.1　研究背景及意义 …………………………………………………………… 231 17.2　微网经济优化运行国内外研究现状 ……………………………………… 232 17.2.1　国外微网经济优化运行研究现状 ………………………………… 232 17.2.2　国内微网经济优化运行研究现状 ………………………………… 233 17.3　本部分主要研究内容 ……………………………………………………… 235第 18章　微网经济调度优化模型及调度策略 ……………………………………… 237 18.1　微网分布式电源模型 ……………………………………………………… 237 18.1.1　光伏发电数学模型 ………………………………………………… 237 18.1.2　风力机发电数学模型 ……………………………………………… 238 18.1.3　微型燃气轮机数学模型 …………………………………………… 239 18.1.4　蓄电池数学模型 …………………………………………………… 240 18.1.5　燃料电池数学模型 ………………………………………………… 241 18.1.6　电动汽车数学模型 ………………………………………………… 242 18.2　微网 24h优化调度策略 …………………………………………………… 243 18.3　本章小结 …………………………………………………………………… 244第 19章　混合储能系统的微网经济优化运行 ……………………………………… 245 19.1　微网经济优化数学模型 …………………………………………………… 245 19.1.1　目标函数 …………………………………………………………… 245 19.1.2　约束条件 …………………………………………………………… 246 19.2　NSGA-Ⅱ多目标优化算法 ……………………………………………… 248 19.2.1　NSGA-Ⅱ算法基本原理 ………………………………………… 248 19.2.2　NSGA-Ⅱ算法求解流程 ………………………………………… 249 19.3　算例分析 …………………………………………………………………… 249 19.4　本章小结 …………………………………………………………………… 257第 20章　基于改进型量子遗传算法的微网经济优化运行 ………………………… 258 20.1　微网经济调度及优化运行模型 …………………………………………… 258 20.1.1　目标函数 …………………………………………………………… 258 20.1.2　约束条件 …………………………………………………………… 258 20.2　改进型量子遗传算法求解 ………………………………………………… 259 20.2.1　量子遗传算法基本原理 …………………………………………… 259 20.2.2　改进型量子遗传算法基本原理 …………………………………… 259 20.2.3　改进型量子遗传算法流程 ………………………………………… 261 20.3　算例分析 …………………………………………………………………… 262 20.4　本章小结 …………………………………………………………………… 269第 21章　微网三相负荷不平衡经济调度及优化运行 ……………………………… 270 21.1　微网三相负荷不平衡数学模型 …………………………………………… 270 21.1.1　微网三相负荷不平衡 ……………………………………………… 270 21.1.2　微网三相负荷函数建立 …………………………………………… 272 21.2　算例分析 …………………………………………………………………… 272 21.3　本章小结 …………………………………………………………………… 275第 22章　总结与展望 ………………………………………………………………… 276 22.1　总结 ………………………………………………………………………… 276 22.2　展望 ………………………………………………………………………… 277第 4部分参考文献 …………………………………………………………………… 278

封面

书名:微网的预测、控制与优化运行

作者:程启明

页数:未知

定价:¥79.0

出版社:机械工业出版社

出版日期:2020-04-01

ISBN:9787111641919

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