基于B2B-MMC的含柔性变电站的高压配电网分层控制策略

传统高压配电网中变电站常采用单母线接线方式,通过母线分段开关改变母线运行,但这一方式为离散控制,难以实现连续准确调控潮流,故提出一种基于背靠背模块化多电平换流器（back-to-back modular multilevel converter,B2B-MMC）替代变电站主变母线分段开关的含柔性互联变电站的高压配电网分层控制策略,将站级控制与优化调度相结合。第一层控制协调上层控制,对主、从换流器进行功率分配和稳定直流电压,保证系统稳态运行;第二层控制以变压器负载率均衡为控制目标,提高设备利用率;第三层控制为优化调度控制,针对某高压配电系统以网损最小为优化目标,采用改进交替迭代法和粒子群算法求解换流器有功、无功出力,为下层控制提供调度指令,实现多个柔性互联变电站间的优化协同控制及系统潮流的主动调控,提升高压配电网运行可控水平。最后通过某地实际高压配电网验证所提控制方法的有效性和合理性。     

基于自适应模型预测控制的柔性互联配电网优化调度

针对柔性互联配电网中源荷不确定性问题,提出了一种基于改进模型预测控制的优化调度方法。建立基于模型预测控制的柔性互联配电网日内优化调度模型,采用自适应动态权重方法处理包含综合供电成本和电压偏差的多目标优化问题,在预测模型部分采用动态场景生成及K-means聚类场景削减方法对源荷预测误差进行处理,针对经典模型预测控制滚动优化部分域参数恒定问题,提出一种域参数自适应调整的滚动优化方法。通过四馈线互联的33节点系统仿真算例验证了所提优化调度方法的有效性。     

含柔性变电站的交直流配电网分布式优化调度方法

考虑到集中优化方法存在计算成本高、通信负担重的缺陷,基于分布式管理思路提出一种含柔性变电站的交直流配电网分布式优化调度方法.首先,将含柔性变电站的交直流配电网系统解耦为中压交流子系统、中压直流子系统、低压交流子系统、低压直流子系统和柔性变电站子系统等可独立优化调度的子系统,并建立各子系统的二阶锥优化调度模型;然后,采用目标级联法实现交直流配电网优化调度模型在各个子系统中的分布式迭代计算;最后,通过仿真算例验证所提方法的有效性和准确性,在满足交直流配电网整体运行约束的条件下,交直流配电网实现了整体最优运行.     

柔性互联配电网概率潮流算法研究

随着柔性直流配电技术的快速发展,直流配电网通过电压源换流器连接交流配电网构成的柔性互联配电网已成为当前的研究热点,但到目前为止,对于不确定性分布式电源接入的柔性互联配电网概率潮流计算尚未有文献进行研究。针对缺乏这种柔性互联配电网概率潮流研究的现状,文章开展不确定性研究,在分析了几种常规概率潮流计算方法后,以三点估计法结合改进交直流交替迭代算法作为柔性互联配电网概率潮流实现算法;以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定非正态输入变量的相关性处理;以IEEE 33节点配电系统结合国内首个五端直流示范工程-直流配电中心作为算例,验证了所提算法的有效性。     

基于下垂控制的柔性直流配电网综合调度指标和调度策略

基于柔性直流配电网架构,分析了节点变流器下垂控制原理以及其对节点运行点的控制机制;根据电路原理和戴维南定理研究了基于下垂控制的柔性直流配电网的电气和电网络机理,并以此提出一个与各节点功率、电压及下垂斜率有关的综合性配电网潮流调度指标;同时,针对节点运行状况的优化目标,深入探讨了一种调度控制策略;最后,参考国际大电网会议的B4网络提出一个八端柔性直流配电网结构,并以此对所提出的综合调度指标和调度控制策略进行分析验证。     

基于柔性直流的不间断电力交换器

为解决交流配电系统存在设备负载率低、冗余度大、故障后恢复供电时间长等问题,提出了一种基于柔性直流的不间断电力交换器(uninterrupted power hub,UPH),并利用电压源换流器将多个配电变电站互联,以实现变电站间负载率均衡、负荷转供等功能。论文分析了UPH的主要运行方式和控制策略,并通过数字仿真分析了UPH的控制性能。研究结果表明,通过设置固定与变电站连接及灵活在各个变电站切换这2种换流器,并合理配置其容量,UPH可比传统互联方案节省较大的换流器总体容量,是柔性直流技术提升配电网设备利用率和可靠性的一种新方案。论文研究可为柔性直流技术在配电系统中的应用提供参考。     

中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术综述

柔性互联技术可以实现配电网潮流灵活控制,是新型配电网实现坚强架构的重要技术手段。对中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术进行了综述。首先,分析了可应用于中压配电网柔性互联设备的系统结构,包括应用场景与设备组成部分。然后,对中压配电网柔性互联的电路拓扑进行了对比分析,包括模块化多电平高压型和变压器降压型两类,并对技术发展进行了展望。最后,对中压配电网柔性互联设备的跟网型和构网型控制技术进行了综述,指出了虚拟同步发电机控制策略应用于柔性互联设备时所需面对的挑战。     

基于FMSS的配电网馈线互联控制策略

现有的电力系统配电网亟需解决分布式电源大规模接入的问题,由于目前配电网一般设计时采用闭环方式,运行时采用开环方式,造成配电网内部会出现严重的馈线功率不平衡问题,常规开关等传统调控方法难以有效解决这类问题,而柔性多状态开关可以有效平衡馈线负载分配。针对这一问题,文中提出一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的配电网馈线互联控制策略。在探讨了FMSS接入配电网原则与拓扑结构的基础上,研究了开关和两边馈线实现功率交换的机理,设计了相应的控制策略使得FMSS可以同步实现配电网有功潮流调节与无功补偿。搭建了FMSS的仿真模型与试验平台,从而对配电网馈线互联控制策略的可行性与有效性进行验证。试验结果表明,文中提出的基于FMSS的配电网馈线互联控制策略能够较好地实现有功潮流调节与无功补偿。     

基于多目标模糊优化的配电网柔性互联装置 运行配置

配电网中柔性互联装置优化运行方式能够提高配电网的供电可靠性,合理配置柔性互联装置需综合兼顾设备投资经济性、供电可靠性及运行经济性等。针对柔性互联装置的运行配置展开研究,提出了基于预想故障集下的平均失电负荷减少率,对柔性互联装置的布点进行了优化分析,筛选对供电可靠性影响较大的布点;采用多目标模糊优化对柔性互联装置的容量配置进行优化,建立了配电网最小失电负荷和最小网络损耗目标函数,采用模糊优化的贴近度对不同量纲的多目标函数趋近于优化解的程度进行衡量;同时考虑柔性互联配电网交直流潮流平衡的确定性约束、配电网负荷和分布式电源功率波动引起的支路安全电流和节点电压的不确定性约束。最后,基于改进的IEEE 33节点柔性互联配电网模型对所提运行配置方案进行了验证和分析。     

适用于交直流混联配电网的多端口柔性互联开关EI北大核心CSCD

随着分布式能源的高比例渗透和电动汽车的大量接入,传统交流配电网在电能质量、潮流调控和供电可靠性等方面面临着巨大挑战。基于柔性互联开关,构建柔性互联系统,可有效缓解上述问题。现有的中压柔性互联工程普遍采用背靠背型模块化多电平换流器(back-to-back multilevel modular converter,BTB-MMC)方案,多个MMC通过直流链路相连实现所连馈线的互联互通,并由此构建中压直流配电网,形成交直流混合配电网,以更好的消纳直流负荷,但该方案成本高、占地面积大,不利于大规模推广。因此,该文结合MMC结构特点,提出一种适用于交直流混合配电网的多端口的柔性互联开关(multi-port flexible interconnection switch,MPFIS),通过小容量模块引出多个中压交流端口互联多条中压交流馈线,通过协调控制方式实现各馈线的有功无功解耦控制。其具有的中压直流端口,可连接中压直流配电网。围绕提出的MPFIS拓扑,分析其功率调节原理、能量平衡机制,并提出相应的控制策略。接着,为阐述MPFIS方案的优势,将该方案与常规BTB-MMC方案进行对比。最后,仿真与实验结果验证了所提方案及控制策略的可行性与有效性。     

基于隔离型模块化多电平换流器的中压直流柔性互联配电系统稳定性分析

中压直流柔性互联配电系统作为连接高压输电网和低压直流配电网的纽带,可实现源-网-荷-储的灵活接入,适用于未来城市能源互联网。建立了基于隔离型模块化多电平换流器的中压直流柔性互联配电系统小信号等效电路,推导了中压直流端口的阻抗模型,通过对比仿真测量与解析计算结果验证所建模型的准确性,并利用所建精确模型进一步研究电路参数和控制参数变化对系统稳定性的影响。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建中压直流柔性互联配电系统的仿真模型,验证了所提小信号阻抗模型的准确性。     

基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法研究

基于交替迭代的交直流潮流计算是柔性互联电网研究的基础,其能灵活适应电压源换流器(voltage source converter, VSC)的各种控制方式,且对成熟的交流潮流计算方法具有良好的继承性。但此算法由于交、直流系统间存在耦合关系,需要交替进行多次迭代。对此,本文首先分析换流器稳态模型及其常用控制方式、直流电网潮流稳态模型,随后推导出柔性互联系统交替迭代法及交替迭代法需要进行多次交替迭代的原因,提出了一种基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法。在不重新划分交、直流系统界限的基础上,通过对VSC有功控制参量的两次处理,继承了交替迭代法优点的同时,可避免进行多次交替迭代,使得潮流计算更加简洁且更贴近实际模型,从而使柔性互联电网潮流计算量大为减小。最后,通过IEEE9节点和IEEE30节点交流测试系统形成的两个柔性互联系统算例,验证本文所提算法的有效性和准确性。     

基于电力电子变压器的中压直流互联配电网协调控制方法

多端口电力电子变压器(PET)作为柔性互联配电网关键装备,其端口解耦控制与区域协调控制是保证跨区域互联系统安全稳定运行的关键技术之一.文中以基于隔离型模块化多电平变换器(I-M2C)的多端口PET作为关键装备提出一种依靠中压直流(MVDC)馈线互联的柔性配电网架构.首先,分析基于MVDC馈线跨区域互联配电网方案的技术特点,建立基于双调制自由度的I-M2C型PET端口数学模型.然后,根据端口数学模型及不同稳态运行模式需求提出各端口基于双调制自由度的解耦控制方法.同时,介绍了跨区域互联模式下区域间主从控制策略,总结了柔性配电网在各工况下的运行模式.最后,通过MATLAB/Simulink搭建了10 kV仿真系统模型,验证了MVDC互联的柔性配电网协调控制策略的有效性与可行性.     

面向低压直流配电网的双降压/升压型柔性互联开关

柔性互联开关作为跨区域低压直流配电网的关键装备,能够实现区域间低压直流功率互联与灵活转供,有利于可再生能源的充分消纳与高效利用.通过分析目前低压直流配电网的运行特性与柔性互联开关的可靠性问题,提出了一种基于双降压/升压变换器的新型柔性互联开关拓扑结构,其具备无桥臂直通、电压利用率高、功率等级易拓展等优点.通过采取反向耦合电感技术来改善无源器件用量与内部续流问题,以柔性提升互联开关的工作效率,并给出了不同工作模式下端口电压增益的表达式.搭建一套150 V/1 kW实验样机进行实验分析,结果验证了所提拓扑结构的有效性与正确性.     

一种适用于多电压等级直流配电网的分散式双向电压支撑控制方法

新能源发电、储能系统、直流负载接入直流配电网,可减少DC/AC转换环节,简化控制,提高系统运行效率,故近些年来直流配电网受到了广泛关注.采用电力电子装置构建多电压等级直流配电网,具有更加灵活的拓扑结构、更加多变的运行形式及更高的供电可靠性,但同时给配电网的稳定高效运行带来了诸多挑战.针对多电压等级直流配电网中子网互联的双向DC/DC变换器,基于变换器两端口电压,提出了一种分散式归一化电压平方差控制方法,结合储能变换器的功率-电压平方下垂控制,实现不同电压等级母线电压控制归一化视角下相等,为各电压等级母线提供不间断的电压支撑,并可使系统在储能切入/切出、电压等级拓展、接入中压直流配电网等多种运行模式间灵活切换.对所提控制方法的可行性与稳定性进行了分析,并基于MATLAB/Simulink对其有效性进行了仿真验证.     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

基于电压源型换流器的多端直流配电网潮流计算

随着分布式电源及电力电子技术的发展,基于电压源型换流器(VSC)的直流配电网具有接入灵活、可靠性高、经济性好等优点。在详细分析了VSC稳态潮流模型的基础上,计及直流配电网的运行控制策略,研究了基于VSC的多端直流配电网潮流计算。在潮流计算过程中,采用节点关联矩阵对网络结构进行自动搜索和自动开环处理,提出了针对环网和下垂节点的统一功率修正方法,并考虑了VSC的功率限制及其控制方式的转换。最后,利用修改后的IEEE 14节点直流配电网算例,验证了所提直流配电网潮流计算方法的有效性和正确性。     

柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望

通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势。从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望。     

苏州同里新能源小镇的交/直流混合配电网潮流计算方法研究

苏州同里新能源小镇是一个集光伏发电、风力发电、储能、电动汽车、能源路由器等特征元件为一体的小镇。在传统配电网固有元件(变电站、配电线路、无功补偿、负荷等)的基础上,小镇配电网引入了新型的设备元件(分布式可再生电源、储能设备、电动汽车、直流负荷、能源路由器等),构成了交/直流混合配电网。目前交流配电网的潮流计算方法已经相当成熟,而直流配电网一般都采取闭环运行方式,故该方法无法在交/直流混合配电网中使用。本文根据含能源路由器等新型设备的交/直流配电网特点,将传统的牛顿拉夫逊法进行相应改进,分别对交流配电网和直流配电网进行潮流求解,通过作为接口的电压源换流器,进行交替迭代,直至交/直流网络均潮流收敛。该潮流计算方法将在同里新能源小镇的配电网实例中加以应用。     

计及发展不确定性的配电网柔性规划方法

伴随着中国城市化的快速发展,配电网规划中的不确定性因素越来越多,为此提出了一套配电网柔性规划的思路、模型和方法,涉及变电站、通道、中压网架组网形态及其过渡。其中,通道规划进行主干通道预留以便于新增负荷和变电站的就近接入;提出了基于多场景概率的站址预留优选方法,以及基于盈亏平衡分析的站址预留优化决策;阐述了环状型组网形态在柔性规划中的优势,提出了网状型和环状型组网形态的优选模型及其启发式求解方法;提出了优先针对中压配电网主干线布线的柔性规划思路;基于推导的变电站最远供电距离估算表,提出了通过调整站间供电范围实现网架的柔性过渡。算例分析验证了所提柔性规划方法的有效性和实用性。