不平衡负载下三端口电力电子变压器二倍频功率解耦控制策略

电力电子变压器(powerelectronictransformer,PET)作为分布式可再生能源发电设备和交直流负荷灵活接入的有效解决方案,在交直流混合微电网中极具研究前景。其中,分布式电源和负荷的间歇性波动及不平衡交流负载的接入是影响PET端口输出电能质量的重要因素,PET多个端口之间的耦合作用会进一步影响其他端口负荷的正常运行。因此,研究不平衡负载工况下多端口PET的功率解耦控制策略非常关键。该文针对含交/直流端口的三端口PET拓扑结构,建立交流端口接入三相不平衡负载下PET二倍频功率传输模型,提出一种基于谐振控制的二倍频功率解耦策略,实现二倍频功率在PET不同端口间的解耦。最后,通过建立基于RT-Lab的硬件在环实验平台,验证所提控制策略的有效性。     

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。     

基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制

针对城市配电网负荷密度高、电网增容空间有限及缺乏适应大规模可再生能源接入的灵活调节手段的现状,该文对交直流混合中压配电网结构及其功率控制策略进行研究。提出了将2条交流线路改造为交直流混合配电网的方案,给出了相应电压源换流器(voltage source converter,VSC)的结构及其调节方式,基于该方案提出了一种功率–电压协调控制方法用以消纳高渗透率分布式电源。根据节点电压将配电网运行分为正常和风险两种状态,在不同状态下建立了换流器功率控制的数学优化模型。在正常状态下以降低损耗为目标,在风险状态下以调压为目标,实现电网的经济安全运行。采用具有精英保留策略、自适应交叉率和变异率的改进遗传算法求解。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,仿真结果表明:该方法能够充分利用换流器的功率调节能力提高分布式电源的消纳能力,抑制分布式电源的波动使节点电压保持平稳。同时,分析了正常状态与风险状态电压临界值对控制效果的影响。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

含分布式光伏的多级变压交直流混合配电网经济性评估

交直流混合配电系统可以提高电网的灵活性和可再生能源消纳,提出了在高渗透率分布式光伏场景下基于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的交直流配电网运行优化和经济性评估方法。通过计算包含交直流变换环节损耗和电网可靠性约束等条件的运行成本,分析交直流配电系统相比传统交流配网在提高优化调度水平和降低功率损耗方面的优势。将PET和PV并网变流器作为调控对象,提出PET配置与运行综合优化调度方法,在确定PET最优位置与容量设置的条件下进行有功和无功功率调节,最小化运行成本与计及多级变换器运行效率的总功率损耗。为求解包含整数变量的多目标优化问题,提出两阶段优化算法,优化配置与功率调节两个阶段迭代求解。最后在含分布式光伏和PET的改造33节点配电网进行仿真,验证交直流配电在促进光伏消纳和提高运行经济性的效果。     

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。     

交直流配电系统储能优化配置方法

为提高配电网对可再生能源的消纳能力并减轻可再生能源并网对配电网造成的影响,针对交直流混合配电系统,提出了一种考虑电压源型换流器和储能系统协调运行的储能容量双层优化模型,结合遗传算法与二阶锥规划方法对大规模非线性规划问题进行求解。最后,通过设置3种不同场景以验证模型的合理性和有效性。算例结果表明：储能系统和交直流混合配电系统协调运行能够有效抑制电压波动,提高储能系统的收益。     

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PE...     

基于电压调节的分布式可再生能源发电功率波动平抑策略

接入配电网的分布式可再生能源受自然条件影响,其输出功率随机波动,进而影响全系统运行。针对分布式可再生能源发电的特点和用户负荷特性,提出了一种基于电压调节的功率波动平抑方法,通过适当调整系统电压来改变负荷水平,利用负荷变化追踪电源出力,从而减小其波动对电网的影响。对简化配电系统和IEEE 13节点测试馈线系统仿真的结果表明,通过电压调节,用户负荷能够有效平抑光伏和风力发电机的出力波动,验证了所提方法的可靠性。     

含电力电子变压器的交直流混合配电系统网架结构规划

电力电子变压器(power electronics transformer,PET)技术作为一种新型的电力电子变电设备,能够实现交直流系统灵活组网、功率路由和电能质量管理等功能,为增强配用电系统的调控能力、提高可再生能源的渗透率提供了一种可行的发展方案。因此,基于含PET交直流混合配电系统的结构形态特性,提出了一种网架结构规划方法。首先以待规划设备的接入类型、电压等级、地理位置以及功率特性为匹配特征对规划区域内的源荷储设备进行最优交直流分区;再以系统投资、运行经济性最优为目标,考虑PET的端口约束、分区转供路径等约束建立网架结构优化模型,并将模型简化为主次网架双层模型迭代求解。对实际的工程案例分析结果表明,所提方法既解决了末端源荷储设备的最优集成,也解决了PET的选址定容和供电子区的多端互联问题;同时,与传统交流配用电系统相比,采用所提方法得到的含PET分层系统结构网架复杂度低,既可实现局部环节中源荷储的互补协调,也顾及了电能在系统范围内的平衡和互济,进而从规划配置的角度证明了PET的实用价值。     

交直流混合多端口能量路由器拓扑与控制研究

为了提高可再生能源与电网的互联,提出了应用于高压配电网的交直流混合多端口能量路由器模型.分析了级联H桥高压侧整流器、中间级DC/DC隔离器、低压交和直流端口的原理并提出了一种分布式控制策略,以直流母线电压的变化调整内部功率实时平衡.提出的能量路由器可以灵活提供不同电压等级的交/直流端口以供负载接入,在实现电压隔离变换的同时能够有效治理电网电压畸变.最后通过仿真验证了所提策略的正确有效性.     

交直流混合配电网研究策略*

大规模、分散式的可再生能源接入和电动汽车等新型负荷接入比例的提高致使传统的配电网络受到巨大冲击。为应对新型源荷对电网经济性和安全性的冲击,在考虑不同时间尺度的基础上提高线路间功率调控能力,利用交直流混合配电网来进行交直流转换从而提高电网的可控性及可靠性成为目前解决此类问题最有效的手段。鉴于此,介绍了交直流混合配电网的拓扑结构,构建了分布式电源稳态模型,接着对不同时间尺度下交直流混合配电网进行马尔可夫链 动态场景模拟,最后对交直流混合配电网技术研究做出展望。     

考虑静态安全约束的分布式电源准入容量与最佳接入位置计算

分布式电源的接入对配电网潮流的影响显著。分布式电源出力越大,越容易造成接入节点电压偏移支路功率越限,威胁配电网的安全运行。从配电网静态安全运行角度,建立了含接入位置和接入数量为变量的分布式电源准入容量模型,以节点电压幅值、电压波动和支路功率为约束的非线性混合整数规划数学模型。为克服原问题的组合特性,简化原问题的求解难度,文章提出了两阶段的求解方法。为验证所提方法,对IEEE 33节点系统算例进行了仿真验证,结果表明所提方法能求解不同数量和位置接入的分布式电源准入容量,适合于各种负荷水平下的准入容量计算,可为分布式电源接入配电系统的运行与规划提供有力的理论和技术保障。     

基于分布式电源的配电网多目标优化策略研究

大量的可再生分布式能源并网是当今电力系统的发展趋势,优化配电网潮流和提升系统消纳分布式电源(DG)的能力成为研究热点。在建立DG数学模型的基础上,从电源侧开展DG选址的研究,并对含协调储能和柔性负荷的主动配电网进行优化调度。其中,DG选址采用使配电网络损耗最小和电压水平最高的多目标规划模型,并利用功率圆法求解DG的最佳接入位置;对主动配电网的优化则构建了使配电网电压偏差最小、网络损耗最小和可再生能源发电比例最高的多目标优化调度模型,并运用智能粒子群算法进行求解。最后以标准IEEE 33节点配电系统为算例进行仿真分析,解决了DG选址问题并验证了该优化策略的有效性。     

采用电力电子变压器的多端口能源路由器

基于能源互联网背景,结合多绕组高频变压器,设计了一种新型的家庭用多端口能源路由器。这种能源路由器的优势在于具有相对较高的能量密度和转换效率,同时更易于实现多电压等级接入,交直流混合,因此更适合于分布式电源及可再生能源的接入。给出了多绕组高频变压器的简化数学模型以及基于此的控制方法,同时在最后给出了用于验证系统正确可行性的仿真及实验结果。     

基于智能软开关的交直流主动配电网优化控制策略研究

交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。     

能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术

交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础。在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点。结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向。相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义。     

交直流混合配电网工程设计研究

随着分布式发电、储能和电动汽车充电桩等多元化发用电设施越来越多地接入配电网,直流电源与直流负荷在配电网中的比重越来越大,采用直流配电及交直流混合配电得到更多的关注和研究,并取得了一系列研究成果。交直流配电网设计涉及电压等级选择、网架结构优化和设施配置布局。针对结构多变的交直流配电网,提出了实现不同功能的基本设计模块及参数,通过模块间的组合搭建形成拓扑结构和运行方式灵活的交直流配电网。交直流配电网模块化设计满足了多元用户的接入需求,提高工程设计效率,促进了分布式电源的接入与消纳。     

基于配电网原故障定位方案的分布式电源准入容量分析

为确定分布式电源可接入容量极限,提出了一种考虑短路电流、电压质量指标以及系统潮流等约束的分布式电源准入功率优化模型。对分别处于节点消纳、馈线消纳和配网消纳3种消纳模式下分布式电源接入容量与短路电流进行了仿真分析,并采用分布度、分散度和渗透率3个指标来表征分布式电源的接入状态。结合实际配网算例,研究表明:分布式电源对短路电流助增作用有限;可设置合适的开关定值确保配电网传统故障定位方案仍然可用;限制分布式电源准入功率的关键因素是电压质量指标。     

一种交直流混合微网变换器

针对现有交直流混合微电网结构及电网配置模式,提出一种交直流混合微网变换器,该变换器用作交直流混合微网接口,具有结构简单、控制灵活、直流侧多电压等级、功率不平衡范围大且便于可再生能源与储能装置接入等优点。分析了该新型交直流混合微网变换器的工作原理,推导变换器整流级各H桥直流侧电压恒定情况下,各H桥传输的有功功率限制性条件与各H桥直流侧传输功率恒定情况下,系统稳定运行的直流侧电压范围。在以上研究基础上,通过设计仿真与实验验证改变功率限制性条件时,各端口传输功率将大大增加。同时,仿真与实验也验证该微网变换器功率不平衡理论的正确性与其作为交直流微网接口的实用性。