6、变速风力与水力分布式发电系统：原理、建模与控制

变速风力与水力分布式发电系统：原理、建模与控制

1. 引言

在现代社会，人们生活方式的改变和生活水平的提高使得电能消耗大幅增加。传统能源如煤炭、柴油和汽油的过度使用，不仅导致资源逐渐枯竭、价格上涨，还引发了全球变暖和温室气体排放等环境问题，对人类健康造成了诸如视力受损、头晕和听力下降等不良影响。

与此同时，全球能源危机依然严峻。以印度为例，超过7000万农村家庭无法正常用电，大城市也经常面临短暂的电力危机，这对工业生产和商业活动产生了不利影响。而且，由于地理位置偏远，约18000个印度村庄难以通过电网供电。不过，这些村庄拥有丰富的太阳能、水能和风能资源，为分布式发电系统（DGS）的应用提供了良好的条件。

风力发电自1980年开始商业化应用以来，全球风电装机容量不断增加，印度预计到2022年将达到60GW。随着技术的发展，风电成本也从每千瓦时2.8卢比降至2.2卢比。风力发电主要有恒速和变速两种方式。

水力发电是一种古老的发电技术，全球范围内，装机容量为25MW的被视为小型水电站。在印度，20000MW的潜在水能资源中，近三分之一尚未开发，未来十年计划开发约一半。

为了实现分布式发电，本文采用同步磁阻发电机（SyRG）进行水力发电，通过电容器组提供无功功率支持。SyRG由于没有滑环和转子绕组，无需维护，且转子损耗低，效率高。同时，采用永磁无刷直流（PMBLDC）发电机从变速风中提取能量，并使用P&O技术进行最大功率跟踪（MPPT）。为了解决风能的不可预测性问题，结合电池和水力发电是一个明智的选择。本文还采用符号最小均方（SLMS）控制技术对DGS的电压源转换器（VSC）进行控制，以实现功率管理、谐波抑制、无功功率补偿和电压调节。 </