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近年来城市轨道交通(以下简称“城轨”)的快速发展为民众出行带来了巨大便利,但由于其运量大的特点总能耗相当大。同时占城市用电负荷比重也较高,成为市内最大的单体负荷。为实现城轨节能减排的可持续发展,针对城轨车站提出一种由分布式电源、再生制动能量回馈单元、超级电容储能单元等组成的微电网,为车站提供绿色电力。因此,本文以城轨车站微电网为研究对象,主要开展以下几方面研究,包括城轨车站微电网基本结构,运行控制方法,能量协调控制策略等。具体内容如下:(1)将再生制动能量回馈系统视为特殊的分布式电源,提出一种由分布式电源、制动能量回馈系统和储能装置等组成的车站微电网基本结构,利用微电网的自治性和自平衡特性解决制动能量的冲击性和间歇性;并根据城轨车站与地面相对位置将车站划分为高架车站和地下车站,针对高架车站和地下车站可利用新能源形式的不同,分别选择光伏发电和燃料电池作为高架和地下车站微电网的分布式电源。(2)针对城轨车站微电网运行控制,提出基于饱和PI调节器的制动能量回馈控制,根据接触网电压快速回馈制动能量;考虑到制动能量幅值高、时间短、冲击大,超级电容充放电采用自抗扰控制,大电流快速无超调充放电平抑制动能量的冲击性和间歇性;为提高光伏发电效率,避免组件失配,光伏发电采用分布式最大功率跟踪控制;考虑到燃料电池燃料可存储,为使储能退出运行时,燃料电池仍能够作为备用电源根据负荷调整出力,燃料电池采用定直流母线电压控制;由于城轨站间距短、车站密度大,为使车站微电网群之间无联络线实现功率自动分配,并网逆变器采用虚拟同步发电机控制。(3)为实现车站微电网并网逆变器虚拟同步发电机控制与前级分布式电源、再生制动能量回馈单元及储能单元间的协调配合,针对高架车站和地下车站分别设计各自的能量协调控制策略,使超级电容储能单元为逆变器虚拟同步发电机控制提供惯性和一次调频能量的同时平抑制动能量的间歇性和冲击性及光伏发电的波动性,并将其荷电状态控制在安全可控范围内,同时光伏发电输出最大功率跟踪功率,燃料电池燃料电池燃料平衡可调。(4)最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型对高架车站微电网和地下车站微电网运行控制和能量协调控制的有效性和可行性进行仿真验证。