交直流混合微电网规划设计研究

交直流混合微电网因其能够降低多重变换器带来的损耗、谐波电流,提高系统的可靠性和经济性,已经成为下一代微电网的发展方向。文章结合浙江省电力公司重点科技项目,从电压等级、母线结构、接地方式及网络拓扑等4个方面对交直流混合微电网的规划设计问题进行了研究,为深入开展交直流混合微电网的相关研究和工程化应用提供参考。     

交直流混合微电网运行控制技术

微电网为分布式能源的充分利用和发展提供了很好的平台,相比单一的直流(direct current, DC)微电网、交流(alternating current, AC)微电网,交直流(alterating and direct current, AC/DC)混合微电网兼具两者的优点,其运行控制技术受到广泛的关注。首先阐述了交流微电网、直流微电网、交直流混合微电网的典型结构与主要特征;并重点基于交直流混合微电网分层控制理念,从设备控制层、协调控制层以及能量管理层三方面的研究现状进行综述;最后结合能源互联网和智能电网的发展,探讨了交直流混合微电网的未来发展趋势。     

交直流混合微电网关键技术及其示范工程

介绍了交直流混合微电网的拓扑结构及运行特点,阐述了交直流子网的协调控制策略,并根据交直流微电网的特点设计了超级电容-锂电池混合储能系统及适用于低压交直流混合微电网的双向交直流功率变换器控制策略。详解了太原理工大学风光储交直流混合微电网示范工程,依托此示范工程,可开展多种基于微电网的相关研究。此示范工程的建立可为未来交流混合微电网的改造与发展提供理论与实践依据。     

基于SMC的交直流混合微电网接口换流器控制策略

 根据交直流混合微电网拓扑和并网运行特点,建立了接口换流器的数学模型,设计了基于滑模控制(sliding-mode con-trol, SMC)的接口换流器控制系统,并通过设计趋近律规定了滑模控制过程中系统在正常运动阶段的状态轨迹,保证滑模控制的品质。为证明控制系统在实际应用中的可行性,在dSPACE 1006 平台上建立了实验模型。仿真和实验结果表明,该控制系统可以提高接口换流器在不确定和非线性条件下的鲁棒性和快速响应性,保证微电网稳定运行。     

交直流混合微电网双向接口变换器模型预测控制

针对双向接口变换器在交流侧三相不平衡状态下出现的直流侧电压振荡型波动、正序电压相位检测困难、有功功率和无功功率计算不准确的问题,提出了一种直接功率模型预测控制方法。首先,利用瞬时电压、电流向量建立系统瞬时功率向量预测模型,以省略功率计算的锁相环节,避免电压相位检测不准确对控制性能的影响;其次,为功率向量的实部和虚部分别设计参考量,抑制实部中负序分量引起的二倍频功率波动,以避免直流侧电压振荡型波动;最后,以功率向量的实部和虚部作为控制单元,分别设计目标函数,消除两者间的相互影响,同时,在目标函数中设计开关频率约束项,使得被控器件开关频率可调。仿真和实验结果表明,所提控制方法可实现无功功率参考变化时,有功功率不受影响,相比于传统PWM方法,有功功率超调量下降了约74%,且该方法可保证系统全功率因数运行,系统直流侧无振荡型波动。     

以MMC接口互联的交直流混合微电网协同预充电控制

研究了交直流混合型微电网中MMC的启动预充电控制策略,讨论了联网以及孤岛运行模式下子模块电容电压的建立过程.联网运行模式下采用交流子网充电;孤岛运行模式下,根据黑启动电源的分布情况以及储能单元的荷电状态来选择预充电方式.通过MATLAB/Simulink仿真对不同运行工况的预充电策略加以验证,结果表明该预充电控制策略保证了系统不同运行方式下电容电压的稳定,实时性较好,充电速度较快.     

交直流混合电力系统的无功优化研究

本文对交直流混合电力系统的无功优化问题进行了研究．建立了交直流混合电力系统的无功优化数学模型,该模型的目标函数为交流网络的有功损耗和直流网络的有功损耗之和,优化控制变量考虑到混合电力系统中交流部分以及直流的影响．针对交直流混合系统的特点,提出了适合求解混合系统无功优化问题的实用算法．     

交直流混合配电网规划运行关键技术研究

电力作为我国重要的能源和资源,一直在人们的生活、生产中发挥重要作用,而真正推动电力能源予以更好应用的重要因素之一便是配电网作用的发挥。交直流混合配电网已经成为配电网系统发展的重要趋势和发展方向,通过其运行中关键技术的分析研究,可以促使配电网系统的可靠发展,实现电力系统的优化建设。本文就交直流混合配电网规划运行关键技术进行分析研究,希望可以为配电网系统的发展提供借鉴。     

直流微电网的故障分析与保护配置研究

直流微电网是一种运行效率高、综合造价低和占用空间少的微电网组网方式,但目前限制直流微电网推广应用的原因是缺乏有效保护解决方案.在分析直流微电网结构组成与接地方式的基础上,给出了一种直流微电网简化模型,进而研究系统直流侧故障情况下电压电流的响应特性;结合模型仿真对不同位置故障的响应作了讨论对比,据此提出了直流微电网的保护配置相关原则;具体分析了母线、支路和变流器3个关键组成的保护措施,可为实现直流微电网可靠保护、促进系统安稳运行提供参考.     

光储交直流混合孤岛微网控制策略研究

针对现有的微网功率管理通常需要复杂编程来实现,提出一种无需复杂编程的综合控制策略来实现光储交直流孤岛微网的协调控制。在考虑储能荷电状态和直流母线参考电压偏差量越限的情况下,在前级结构中构建多回路功率控制策略,将越上限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到光伏功率控制器中,使得光伏控制器偏离最大功率运行点,同时调整光伏输出的参考电压,进而防止储能荷电状态超过设定的上限或直流母线电压骤然上升。反之将越下限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到需求响应侧发送切除直流负载命令,防止荷电状态超过设定的下限和直流母线电压骤然下降,从而实现了系统前级功率平衡并运行在安全范围内。另外,微网后级的逆变器采用主从控制模式,主逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,实现对系统电压频率的控制及负荷的跟随;从逆变器采用恒功率控制策略为后级提供期望的功率需求。MATLAB/Simulink仿真结果表明:前级多回路功率控制策略与后级基于虚拟同步机的主从控制策略相联动,确保了所提混合微网在不同工况下能协调光伏功率和储能功率平衡,并使微网系统能稳定可靠运行。     

直流微电网实际方案分析

微电网是将可再生能源发电装置、负荷、储能装置及控制装置等有机结合并接入到电网中的技术。微电网一般接入到配电系统中,既可与电网联网运行,也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。为适应节能减排、提高供电可靠性和更有效利用可再生能源的市场需求,针对直流微电网技术发展现状,结合当前我国电网国情以及政策导向,研究提出了具有简单易用、可操作性强的直流微电网解决方案。从而将直流微电网技术在更广阔使用领域进行推广应用。     

混合微电网中三相变换器的控制策略

混合微电网中一般通过三相变换器连接交流子网和直流子网,其控制策略对整个微电网运行特性有显著影响。混合微电网并网运行时,由大电网保证功率平衡,变换器控制策略用于维持直流母线电压恒定;孤岛运行时,设计的协调控制系统保证微电网内部功率平衡,变换器控制策略用于保持交流母线电压稳定。当微电网内部分布式电源功率以及负荷功率发生变化时,该变换器可以在整流、逆变和停机3种状态间平滑切换。最后,通过算例仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略.将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电.在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量.仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1％;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2％;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右.     

交直流混合输电系统及其潮流分析方法

综述了交直流混合输电系统的优越性。讨论了换流器的基本工作状态,并在此基础上提出了一种不必进行交直流间来回交替计算的潮流解法。推导了将直流部分变为交流等效负荷的计算方法,并应用支路差值解耦法迭代求解,取得了满意的结果。     

交直流混合输电系统的电压稳定性分析

直流输电具有运行可靠、功率调节快和远距离输电经济的优势,但其在实际运行中,存在电压不稳定的问题。针对直流输电系统中存在的问题,从交直流混合系统中静态电压的稳定性、暂态电压稳定性和基于分叉理论的稳定三方面,讨论了改善电压稳定的方法,以促进我国供电可靠性的提升。     

交直流混合同步发电机独立供电系统的仿真

交直流混合独立供电系统被广泛应用在车辆、舰船和飞机等需要同时提供交流电和直流电的场合。在这些场合 ,为了提供高品质的电力供应 ,交流电压波形畸变率和直流电压纹波倍受关注 ,但其精确计算比较困难。以多回路理论为基础建立了交直流混合同步发电机独立供电系统的数学模型 ,考虑了磁场谐波的作用 ,对这个阶数高 ,运行状态多的系统编写了仿真程序 ,并进行了试验和仿真研究。试验的采样波形与计算结果吻合较好 ,证明了数学模型的正确性     

交直流混合输电系统的电压稳定性分析

直流输电具有运行可靠、功率调节快和远距离输电经济的优势,但其在实际运行中,存在电压不稳定的问题。针对直流输电系统中存在的问题,从交直流混合系统中静态电压的稳定性、暂态电压稳定性和基于分叉理论的稳定三方面,讨论了改善电压稳定的方法,以促进我国供电可靠性的提升。     

适合分布式光伏发电接入的交直流混合低压配电系统的研究

针对传统的交直流混合微网中的能耗大,孤岛检测可能失败等问题。本文提出一种适合分布式光伏发电接入的交直流低压混合配电网,直流电直接给直流家用电器供电,交流电网给交流电器直接供电,这样既能减少能量转换过程中电能的损耗又有良好的经济性。交直流电网之间的连接采用24脉波晶闸管双向换流器,既可以降低损耗,又可以防止孤岛检测失败。光伏最大功率跟踪采用电导增量法,换流器的控制采用恒压控制以维持母线电压稳定,仿真结果证明方案的可行性。     

基于有限元法的同走廊交直流线路混合电场的计算研究

特高压直流线路与超高压交流线路同走廊架设将会有效地减少架设输电线路的土地成本,但却带来了新的电场计算问题.为了研究二者的混合电场,首先使用有限元分析软件Comsol Multiphysics计算了±800kV特高压直流线路下方的合成电场及500kV超高压交流输电线路下方的工频电场,进而计算了混合电场,最后重点探讨了导线布局对混合电场的影响.结果表明,基于Comsol Multiphysics的混合电场计算是合理可靠的;合理的接近距离和导线最小对地高度能分别有效地减少混合区域场强和混合电场最大值.