本發(fā)明屬于配電網(wǎng)儲能潮流優(yōu)化，具體涉及一種多饋線共享儲能型潮流控制器及其控制方法。

背景技術：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

2、分布式風光發(fā)電、電動汽車充電樁等新型源荷廣泛接入配電網(wǎng)，嚴重影響了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運行水平及供電質量，包括系統(tǒng)功率波動過大、節(jié)點電壓越限、饋線堵塞以及供電可靠性降低等一系列問題。

3、針對上述問題，國內外已有許多學者提出諸多解決方案，其中，通過構建具有無功補償或潮流調節(jié)能力的柔性互聯(lián)裝置(flexible?interconnection?device,?fid)或為系統(tǒng)配置儲能系統(tǒng)(energy?storage?system,?ess)的方案較為成熟，并已有工程實現(xiàn)示范應用，但是兩種方案都存在一定缺點，限制了其規(guī)模化發(fā)展。ess可以平滑風光功率波動，削峰填谷，為電網(wǎng)提供慣量及阻尼支撐，提高電網(wǎng)調節(jié)能力，改善電能質量，為高比例風光電源的消納提供了有效的解決途徑，但是單獨配置ess占地面積大，成本昂貴，因此難以在現(xiàn)有配電網(wǎng)中實現(xiàn)大規(guī)模應用；fid利用以電力電子開關為不同配電饋線提供互聯(lián)端口，可實現(xiàn)配電網(wǎng)常態(tài)化的“軟連接”，也可顯著增強配電網(wǎng)的靈活調節(jié)能力，但是并不具備ess對負荷的時間轉移能力，且在拓展端口時需要拓展全功率結構，同樣面臨成本高、體積大的問題，也難以實現(xiàn)大規(guī)模應用。因此，針對已有方案，亟需提出改進方法，進一步優(yōu)化分布式能源高滲透率接入的現(xiàn)代化配電網(wǎng)。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種多饋線共享儲能型潮流控制器及其控制方法，本發(fā)明基于現(xiàn)存fid與ess兩種方案進行改進，融合兩種方案優(yōu)勢，提出一種新型裝置，使其能同時具備多互聯(lián)饋線之間潮流調節(jié)與儲能功能，即具備能量流“空間層面”的轉移能力的同時，又具備能量流“時間層面”的轉移能力。該裝置具備多端口拓展能力，增加饋線數(shù)量時無需增加全功率拓撲，具有模塊化、易拓展的特點，因此成本與體積大大降低，能夠有效解決限制fid與ess大規(guī)模發(fā)展的關鍵難題。

2、根據(jù)一些實施例，本發(fā)明的第一方案提供了一種多饋線共享儲能型潮流控制器，采用如下技術方案：

3、一種多饋線共享儲能型潮流控制器，包括：

4、潮流調節(jié)模塊，由共直流母線的多個潮流調節(jié)半橋模塊組成，每個潮流調節(jié)半橋模塊與一條饋線相連，且所述潮流調節(jié)半橋模塊串聯(lián)在多條饋線之間；

5、共享儲能模塊，用于當電力系統(tǒng)功率不足時向饋線釋放能量，當電力系統(tǒng)能源盈余時進行能量存儲，所述共享儲能模塊通過一個功率平衡半橋模塊與多條饋線相連，實現(xiàn)共享儲能模塊與多條饋線之間進行能量交互。

6、進一步地，所述潮流調節(jié)模塊采用串聯(lián)電壓型潮流調節(jié)，即通過控制潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓來實現(xiàn)對饋線的潮流控制。

7、進一步地，所述共享儲能模塊作為潮流控制器的并聯(lián)部分，采用基于級聯(lián)h橋型結構。

8、根據(jù)一些實施例，本發(fā)明的第二方案提供了一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，采用如下技術方案：

9、基于如第一方案所述一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，包括：

10、通過調節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實現(xiàn)對饋線的潮流控制；

11、通過控制共享儲能模塊交流側電壓，實現(xiàn)儲能電流分量有功分量與無功分量的指令值跟蹤，進而實現(xiàn)對平衡饋線的有功功率與無功功率進行調節(jié)；

12、通過平衡饋線潮流，實現(xiàn)對共享儲能模塊的充放電功率的控制。

13、進一步地，所述通過調節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實現(xiàn)對饋線的潮流控制，具體為：

14、基于多饋線共享儲能型潮流控制器的拓撲結構，確定描述某條饋線潮流與半橋模塊輸出電壓的多饋線共享儲能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)方程式；

15、基于某條饋線潮流與半橋模塊輸出電壓的多饋線共享儲能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)方程式得到多饋線共享儲能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)動態(tài)電壓方程式，對其進行pack變換，得到d-q坐標系下的動態(tài)方程式；

16、利用d-q坐標系下的動態(tài)方程式，調整潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實現(xiàn)對饋線的潮流控制。

17、進一步地，所述平衡饋線的有功指令值由共享儲能模塊目標充放電有功功率值決定。

18、進一步地，在除去平衡饋線的剩余饋線電流q軸分量實現(xiàn)無靜差跟隨系統(tǒng)指令時，平衡饋線的q軸分量由共享儲能模塊電流的q軸分量決定，通過控制共享儲能模塊電流的q軸分量，進而控制平衡饋線的無功功率。

19、進一步地，所述共享儲能模塊能夠為電力系統(tǒng)提供無功功率補償，使得所有饋線的無功分量達到指令值。

20、進一步地，所述功率平衡半橋模塊的電容電壓等于直流母線電壓，通過控制流入所述功率平衡半橋模塊的能量為零，實現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定。

21、進一步地，利用共享儲能模塊以及潮流調節(jié)模塊的控制，除去平衡饋線的剩余饋線的有功功率與無功功率、共享儲能模塊的充放電功率以及平衡饋線的無功功率均能實現(xiàn)解耦與主動控制。

22、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

23、本發(fā)明首先提出同時具備fid與ess優(yōu)點的多饋線共享儲能型潮流控制器的拓撲結構；其次，分析裝置運行原理、功率控制原理與能量平衡機理；最后，基于原理分析，提出基于pi控制的裝置運行控制方法，實現(xiàn)裝置的多端潮流控制與能量平衡，并進行仿真驗證，保證裝置安全穩(wěn)定運行；實現(xiàn)了多條交流饋線與同一儲能系統(tǒng)的互聯(lián)，多端口之間存在復雜的能量交互，裝置直流母線作為能量緩沖器，為有功功率提供了流通路徑，維持該直流母線電壓恒定是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的先決條件。

技術特征：

1.一種多饋線共享儲能型潮流控制器，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器，其特征在于，所述潮流調節(jié)模塊采用串聯(lián)電壓型潮流調節(jié)，即通過控制潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓來實現(xiàn)對饋線的潮流控制。

3.如權利要求1所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器，其特征在于，所述共享儲能模塊作為潮流控制器的并聯(lián)部分，采用基于級聯(lián)h橋型結構。

4.基于如權利要求1-3任一項所述一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，包括：

5.如權利要求4所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述通過調節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實現(xiàn)對饋線的潮流控制，具體為：

6.如權利要求4所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述平衡饋線的有功指令值由共享儲能模塊目標充放電有功功率值決定。

7.如權利要求4所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，在除去平衡饋線的剩余饋線電流q軸分量實現(xiàn)無靜差跟隨系統(tǒng)指令時，平衡饋線的q軸分量由共享儲能模塊電流的q軸分量決定，通過控制共享儲能模塊電流的q軸分量，進而控制平衡饋線的無功功率。

8.如權利要求7所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述共享儲能模塊能夠為電力系統(tǒng)提供無功功率補償，使得所有饋線的無功分量達到指令值。

9.如權利要求4所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述功率平衡半橋模塊的電容電壓等于直流母線電壓，通過控制流入所述功率平衡半橋模塊的能量為零，實現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定。

10.如權利要求1所述的一種多饋線共享儲能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，利用共享儲能模塊以及潮流調節(jié)模塊的控制，除去平衡饋線的剩余饋線的有功功率與無功功率、共享儲能模塊的充放電功率以及平衡饋線的無功功率均能實現(xiàn)解耦與主動控制。

技術總結
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)儲能潮流優(yōu)化領域，提供了一種多饋線共享儲能型潮流控制器及其控制方法，包括潮流調節(jié)模塊，由共直流母線的多個潮流調節(jié)半橋模塊組成，每個潮流調節(jié)半橋模塊與一條饋線相連，且所述潮流調節(jié)半橋模塊串聯(lián)在多條饋線之間；共享儲能模塊通過一個功率平衡半橋模塊與多條饋線相連，實現(xiàn)共享儲能模塊與多條饋線之間進行能量交互；本發(fā)明所提出的多饋線共享儲能型潮流控制器通過設計的控制方法，可以在穩(wěn)定運行的前提下，實現(xiàn)所聯(lián)多端饋線的潮流控制與共享儲能，助力配電系統(tǒng)的柔性化、網(wǎng)絡化、共享化轉型，有利于提高配電網(wǎng)的資源利用率、調控靈活性以及供電可靠性。

技術研發(fā)人員：孫人成,楊棟,張國程,趙晨,郭帥帥,孫曉斐,李杰,穆玉山,王作恒,郭旗,李潤澤
受保護的技術使用者：國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6