面向交直流混合配电应用的10kV-3MV·A四端口电力电子变压器

电力电子变压器是交直流混合配电系统中实现交直流电能变换与管控的核心设备,该文以应用于苏州同里交直流混合配电系统中10kV-3MV·A四端口电力电子变压器样机为对象,考虑示范工程中多电压等级的交直流设备接入需求,针对交直流混合配电接入的复杂应用场景,在电力电子变压器样机的电路拓扑设计和分布式控制技术方面开展研究,提出一种适用于多端口、直流真双极的电路拓扑及其端口协调控制策略.示范工程现场测试结果验证了该文中电力电子变压器样机设计能够满足交直流混合配电系统复杂应用需求,对于电力电子变压器在交直流混合配电网中推广应用及发展具有重要意义.     

基于分布鲁棒优化的工业园区交直流混合配电系统日前经济调度

交直流混合配电系统的电压等级与结构日益复杂,随着分布式电源与工业负荷的广泛接入,如何有效处理该系统的源荷不确定性成为目前亟待解决的问题。为此,以国内首个基于电力电子变压器集群的工业园区配用电双级交直流混联系统为研究对象,结合微电网监控系统记录的光伏与负荷历史数据,建立随机变量的矩不确定集合,采用基于矩不确定性的分布鲁棒优化来解决工业园区日前经济调度问题。典型场景和检修工况下的仿真对比分析结果表明,基于矩不确定性的分布鲁棒优化可以提高工业园区交直流混合配电系统的经济性与鲁棒性。     

计及需求侧响应的含PET交直流混合系统日前优化调度

近年来,基于清洁能源的分布式发电技术不断发展,风、光为代表的各类分布式电源在配电网的集成水平日渐提升,电力电子变压器由于其强大的端口功率调控特性可实现交流和直流分布式能源的"即插即用"。本文建立了计及损耗的电力电子变压器优化调度模型,并综合考虑需求侧可控负荷的响应能力,以运行经济性最优为目标,建立了含电力电子变压器的交直流混合系统日前优化调度模型,可生成含分布式电源、电储能系统、需求侧可控负荷的日前经济优化调度方案,基于电力电子变压器的灵活调控能力实现交直流混合系统中"源-荷-储"协调运行,显著提高了系统运行灵活性与经济性。     

基于电力电子变压器的交直流混合可再生能源关键技术

分布式可再生能源大规模接入电网,对系统的灵活接入和运行控制管理提出了新的挑战和更高的要求;利用多端口电力电子变压器构建交直流混合系统,在多个交直流电压等级集成分布式可再生能源,可以实现灵活接入与组网;同时,减少变换环节,提高能源利用效率,增强系统控制能力,在更大范围实现可再生能源互联互补。构建了基于电力电子变压器的交直流混合可再生能源关键技术研究框架,并对其中涉及的关键技术进行了详细阐述。     

配电台区交直流混合配电网工程建设研究

随着分布式电源、电动汽车、储能设施在电力系统的广泛应用,部分低压配电台区接入的直流负荷和直流电源比重快速增加,基于配电台区构建交直流混合配电网的建设改造工程在电力建设中逐步推广。从交直流配电网关键技术出发,对直流设备、网架结构等方面进行了分析。全面梳理交直流混合配电网在关键设备和组网方式等方面的技术应用,对DC/AC换流器、DC/DC换流器、直流断路器等设备在交直流混合配电网中的功能定位和发展趋势进行了探讨。分析了交直流混合配电网的典型应用场景,比较了辐射型、两端型、环型结构在运行方式、供电可靠性、经济性上的区别,并基于重庆西部科学城设想场景,提出基于电力电子变压器的建设改造方案,开展交直流混合配电网示范应用,实现高质量可靠供电。     

（17期已排）交直流混合微电网系统建模及协调控制研究

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷监控和保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。交直流混合微电网是分布式电源、配网以及负荷在种类多样化和低成本化发展进程中较为理想的产物。文章针对未来交直流互联的混合配网中高密度分布式电源、负荷接入和管控的应用场合,提出了一种新型的互为支撑的交直流混合微电网拓扑结构,建立了相应的仿真模型,并进行了交直流混合微电网的系统稳定性分析。仿真结果进一步验证了文中所建交直流混合微电网模型的正确性和所提交直流混合微电网及其方案的可行性。     

特约主编寄语

正随着分布式电源快速发展、直流负荷不断增加、储能应用日益广泛,传统交流配用电系统中交直流能量变换损耗高、配用电变换灵活性差、配用电环节匹配性低的问题日益凸显;此外,随着用户对电能质量及供电可靠性等要求不断提高,传统交流配用电系统面临新的挑战。直流配用电系统因具有功率调配灵活、效率高、供电容量大、电能质量好、可提供无功补偿等优点,适于分布式电源、储能装置和直流负荷灵活接入,是配用电系统的重要发展方向。     

交直流混合的分布式可再生能源系统综述

分布式可再生能源、储能及直流负荷接入传统交流配网需经多级变流环节,导致系统能效低。交直流配用电技术可有效减少交直流转化的中间环节,提高配用电经济性、供电可靠性和运行灵活性。综述了国内外交直流混合系统的网架结构设计、关键设备研制及运行控制系统开发等多个方向的研究现状,以期能够对交直流混合系统的进一步研究及推广应用提供思路和借鉴。     

含电力电子变压器的交直流混合分布式能源系统日前优化调度

提出一种含电力电子变压器的交直流混合系统分布式能源的日前优化调度方法。首先,建立了电力电子变压器的稳态模型;然后对于含电力电子变压器的交直流混合系统,建立了其日前优化调度的模型,以实现交直流混合系统分布式能源的充分消纳以及经济最优;最后,用算例来对上述含电力电子变压器交直流系统模型进行验证,结果表明:将电力电子变压器应用于交直流混合系统中,通过电力电子变压器的功率调节功能来对交流网络和直流网络之间的功率传递进行控制,可有效实现分布式发电的充分消纳,另外,通过对分布式发电的合理应用,降低了系统的运行成本,实现了交直流混合系统的经济运行。     

含分布式电源的交直流混合配电网潮流分析

随着电力电子技术的不断发展,直流输出型分布式电源不断接入不同等级配电系统,伴随着交直流敏感负荷数量的显著增加,急需研究一种满足分布式电源接入的交直流混合配电网潮流分析方法。针对具有多端点结构的交直流混合配电网,通过分析VSC(电压源变换器)损耗和直流、交流线路损耗对配电系统的影响,并考虑因换流站数量增加所导致的不可忽略的换流站损耗,提出混合交直流配电网连续潮流计算方法,建立混合交直流配电网模型,设计2种不同的混合交直流配电网的拓扑结构,并对其进行仿真分析。仿真结果表明,考虑网络损耗和网络内换流器数量较多的变换器损耗,特别是考虑到交流或直流母线占主导地位的网络,会导致网络间的潮流解和功率转移有很大的不同。     

基于电力电子变压器的交直流混合配电网功率-电压协调控制

传统交流配电网柔性调控能力不足,限制了分布式可再生能源(DER)的充分消纳和高效利用,DER接入引发的节点电压异常波动就是重要表现。利用双向多端口的电力电子变压器(PET)构建交直流混合配电系统可以实现灵活组网、减少交直流电量变换环节同时极大地增强对系统潮流调控能力,是解决DER在配网层面高比例接入的重要方案。本文对PET的拓扑结构、组网形式及控制模型进行研究,提出一种PET稳态模型,该模型集成了多个不同电压等级的交直流端口,且每个端口均可独立控制传输功率与端口电压,有利于主从或下垂控制等控制策略的实施。进一步提出了以交直流系统节点电压偏移最小为目标的PET功率-电压协调控制方法,对交直流混合配电算例系统的计算分析表明,交直流混合系统中的PET可以通过灵活、快速的端口功率控制,显著改善系统电压越限、应对分布式电源的出力波动,从而提高分布式电源渗透率、促进可再生能源的就地消纳。     

计及多种分布式能源的交直流混合电网建模与仿真

交直流混合配用电技术能够妥善解决分布式新能源和储能系统接入以后的系统稳定问题,是国际配用电研究领域的重要发展方向。本文为了分析交直流混合电网的特性,首先分析总结光伏发电、风力发电、储能电池、燃料电池和微型燃机的工作原理;在此基础上,在PSCAD中分别建立相应的仿真模型;最后构建交直流混合电网的仿真模型进行仿真分析。通过仿真分析,验证模型的正确性,进而获得交直流混合电网的稳态特性和故障特性,为交直流混合电网的深入研究奠定理论基础。     

计及可中断负荷的交直流混合微电网运行优化研究

针对我国传统能源供应紧缺和可再生能源消纳不足问题,为保证可再生能源高比例利用率,抑制可再生能源间歇性引起系统功率波动,研究交直流混合微电网运行与优化具有重要研究意义和实用价值。交直流混合微电网通过电力电子变压器(power electronic transformer,PET)并网,考虑不同可中断负荷渗透率,通过建立混合整数线性规划(mix integer linear programming,MILP)模型,在不同交换功率下,实现系统运行优化。     

考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划

多类型分布式电源接入配电网对系统灵活性要求越来越高。基于交直流混合配电网的高灵活性和高可控性,提出了一种考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划方法。首先,分析系统灵活性需求与灵活性资源运行特性,建立系统灵活性评估指标;然后,采用K-means聚类算法建立配电网中分布式电源和负荷的典型运行场景集合;其次,建立考虑灵活性的交直流混合配电网储能双层规划模型,上层以其年综合成本最小为优化目标,下层以其综合运行成本最少和系统运行灵活性最优为目标,采用非线性化主成分分析法,并结合遗传算法求解规划模型。最后,基于改进IEEE 33节点配网系统验证双层规划模型和储能最优配置方案的合理性与有效性。     

特约主编寄语

正基于柔性直流技术的中低压直流配用电系统由于可高效灵活接纳光伏、风电等分布式新能源、储能装置,为电动汽车、数据中心及LED照明等直流型负荷提供高效可靠供电,亦可实现多交流馈线的柔性互联和交直流系统互联功率的灵活转供,将成为以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。直流配用电系统具有低惯量、弱阻尼特性,且高比例随机波动性新能源、不确定冲击性直流负荷等的接入,     

基于电力电子变压器的交直流混合配电网日前经济运行策略研究

多端口电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)可以在交直流混合配电网建立功率柔性调节的通路,实现多个交直流混合配电区域间电能互联互济。提出一种基于多端口PET的交直流混合配电网日前经济运行策略。首先基于交直流混合配电网典型拓扑,分析含PET交直流配网的灵活调控能力;然后根据PET运行过程中的物理约束,分析多端口PET各端口功率流动关系,建立混合配网中PET的能量流动模型;最后以交直流混合配网运行成本最低为目标函数,以系统功率平衡、潮流越限和设备运行上下限的约束为约束条件,建立交直流混合配电网日前经济运行模型,提出了基于CPLEX求解器的模型求解方法。以我国某地区交直流混合配电网示范工程为例,建立了该示范工程的混合配网日前经济运行模型,并进行了求解。算例结果表明,所提运行策略可以有效地降低系统运行成本,提高可再生能源消纳水平。     

交直流混合主动配电网规划与运行关键技术

<正>面对日益多样化的负荷和用电需求,采用潮流单向辐射状供电模式的传统交流配电网面临诸多挑战。在发电侧,分布式接入的光伏发电、风力发电、燃料电池、储能设备产生的电能均为直流形式,而在负荷侧,对于计算机、电动汽车、数据中心等新型负荷,更适宜采用直流供电。随着电力电子技术的发展,电力电子器件的变换效率和可靠性大为提升,直流输配电技术的优势得以体现,交直流混合主动配电网应运而生。交直流混合主动配电网同时兼容交流、直流供电,降低了系统复杂程度,可实现功率互动,进行交直支撑,提升系统可靠性与稳定性,是未来     

考虑需求响应的交直流配网调度研究

随着需求响应与交直流配网不断发展,未来的配电网将出现电源侧分布式电源大量接入、电网侧直流配电方式兴起以及用户侧电力市场竞争性放开的发展态势。结合未来交直流配网中可能存在的可控元件和需求响应负荷,提出一种考虑需求响应的调度策略,其中可控元件包括:传统发电机、分布式电源和可控换流器等,充分挖掘交直配网的灵活性与需求响应相结合的潜力。以10节点交直流配网为算例,研究所提调度策略的经济性和消纳分布式电源(distributedgeneration,DG)的能力。     

考虑电动汽车集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度

针对交直流混合配电网存在强随机性分布式电源接入、电力电子变流器的过载能力受限的特点,提出了考虑电动汽车(EV)集群时空能量可调控特性的交直流混合配电网紧急优化调度方法。基于负荷在紧急状态下的响应特性差异建立紧急响应负荷模型,基于紧急优化调度的实际需要和EV集群中各单元的荷电状态、并离网状态差异性特点建立EV聚合商紧急调控模型;综合考虑调度单元的经济性与系统可靠性,建立紧急优化调度模型;基于改进的IEEE 33节点交直流混合配电网构建2种故障场景,基于最差净负荷功率曲线进行优化求解,并将EV集群与容量相当的传统储能的紧急优化调度结果进行对比,结果验证了所提方法的灵活性、有效性及经济优越性。     

含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网规划

目前分布式电源和家用电动汽车接入量越来越大,而负荷容量的增长和负荷种类的增多使得原有交流微电网已经不能支撑新增负荷需求,建立能够满足多种需求的新型微电网系统势在必行。围绕包含风电、光伏、储能电池和电动汽车的交直流混合微电网系统的优化配置问题,建立了考虑综合约束条件下含电动汽车有序充电的交直流混合微电网多目标规划模型:以降低优化配置成本和减小负荷波动为目标,应用CPLEX优化软件求解。算例比较了含电动汽车的交直流混合微电网与交流微电网优化配置的差异,研究了电动汽车有序充电以及新建交直流混合微电网与原微电网交互对优化配置的影响,验证了所提出方法的合理性和有效性。