一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方 法，屬于交直流配電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 工在輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生時(shí)，直流就被作為最主要的配電方式，但是由于當(dāng)時(shí)直流輸 配電電壓等級(jí)低、容量小等原因使得直流配電被交流配電所取代。
[0003] 隨著電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，無(wú)論是配電系統(tǒng)本身，還是最終的電力用戶都越 來(lái)越多地采用直流配電或用電設(shè)備。而傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)一百多年來(lái)主要采用的是交流配電 模式，因此運(yùn)些直流配用電設(shè)備不得不采用DC/AC換流器或AC/DC整流器，才能并入交流配 電系統(tǒng)或從交流配電系統(tǒng)得到電力供應(yīng)。
[0004] 采用直流配電系統(tǒng)可W簡(jiǎn)化現(xiàn)有配用電設(shè)備中大量的交直流變換環(huán)節(jié)，減少能源 在傳輸過(guò)程中的損耗，提高能源利用效率。隨著電力電子技術(shù)在配用電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用， 人們開(kāi)始思考采用直流配電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，有需求就會(huì)有動(dòng)力，運(yùn)些需求成為了直流 配電技術(shù)發(fā)展的原始驅(qū)動(dòng)力。
[0005] 美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)家和地區(qū)于20世紀(jì)90年代便開(kāi)始了數(shù)據(jù)通信中屯、直流配電 的研究。而軍艦、航空W及混合電動(dòng)汽車等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的直流區(qū)域配電技術(shù)也日趨成熟。 運(yùn)些都為直流配電向工廠、住宅等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
[0006] 隨著城市規(guī)模的迅速增長(zhǎng)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)中的敏感負(fù)荷、重要負(fù)荷 及非線性負(fù)荷越來(lái)越多，交流配電網(wǎng)將面臨線路損耗大、供電走廊緊張，W及電壓瞬時(shí)跌 落、電壓波動(dòng)、電網(wǎng)諧波、=相不平衡現(xiàn)象加劇等一系列電能質(zhì)量問(wèn)題，迫切需要改變現(xiàn)有 的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和配(供)方式。近年來(lái)，部分學(xué)者對(duì)交直流混合配電系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究，證 實(shí)了交直流混合配電系統(tǒng)是由交流配電方式向直流配電方式逐漸過(guò)渡的一種可行的途徑。 如果采用直流配(供)電方式，則可將各類電源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為直流電直接供給各類設(shè)備 及家用電器使用。相關(guān)文獻(xiàn)表明，直流配電網(wǎng)具有提高供電容量、減小線路損耗、改善用戶 側(cè)電能質(zhì)量、隔離交直流故障，W及可再生能源靈活、便捷接入等一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 在柔性直流配電技術(shù)應(yīng)用模式方面，雖然國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出一些直流配電網(wǎng)的拓?fù)?結(jié)構(gòu)，但在具體工程中，對(duì)于考慮到分布式電源分布、負(fù)荷特性、用電要求等復(fù)雜因素時(shí)應(yīng) 該采用哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒(méi)有給出具體說(shuō)明和指導(dǎo)，沒(méi)有建立直流供電系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模 型庫(kù)，并且國(guó)內(nèi)外尚未出現(xiàn)對(duì)直流供電系統(tǒng)中分布式新能源、儲(chǔ)能和負(fù)載優(yōu)化配置技術(shù)方 面的研究。因此，亟待開(kāi)展適用于分布式新能源的直流供電模式研究，實(shí)現(xiàn)分布式新能源直 流匯集和配電網(wǎng)交/直流互供系統(tǒng)的供電可靠和優(yōu)化運(yùn)行。
[000引在交流配網(wǎng)方面，隨著配電靜止無(wú)功補(bǔ)償器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器等柔性設(shè)備的接入， 配電網(wǎng)的特懷發(fā)生了一些新的變化，靜止無(wú)功補(bǔ)償器的運(yùn)行特性特性，研究動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù) 器的系統(tǒng)運(yùn)行模式和特性對(duì)交流配網(wǎng)的影響有待進(jìn)一步深入研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種分布式新能源高滲透率情形下 交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法，能夠在交直流配網(wǎng)當(dāng)中優(yōu)化電壓與負(fù)荷的有功出力與 無(wú)功的分配，優(yōu)化運(yùn)行特性和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)性能，提升電力系統(tǒng)的安全性與交直流配網(wǎng) 的電能質(zhì)量。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0011] 本發(fā)明的一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法， 具體包括W下幾個(gè)步驟：
[0012] (1)確定分布式電源的優(yōu)化分配控制系統(tǒng)；
[0013] (2)對(duì)分布式電源進(jìn)行有功和無(wú)功解禪控制；
[0014] (3)在有多個(gè)分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時(shí)，通過(guò)能量管 理模塊在各類分布式電源之間優(yōu)化分配有功出力情況，使交直流配網(wǎng)交流部分的頻率與直 流部分的電壓最終穩(wěn)定在給定值；
[0015] (4)根據(jù)分布式電源的有功控制調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的頻率穩(wěn)定 和直流部分電壓穩(wěn)定；
[0016] (5)在有多個(gè)分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時(shí)，通過(guò)能量管 理模塊在各類分布式電源之間進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化分配，使得交直流配網(wǎng)交流部分的電壓穩(wěn)定在 給定值；
[0017] (6)根據(jù)分布式電源的無(wú)功控制調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的電壓調(diào)節(jié)；
[0018] (7)由分布式電源交流部分的無(wú)功功率對(duì)偏差進(jìn)行校正，無(wú)功功率由d軸電流控 制。
[0019] 步驟(1)中，所述分布式電源的優(yōu)化分配控制系統(tǒng)的控制均是在dqO坐標(biāo)系下進(jìn)行 的，能過(guò)給定d軸和q軸的分量來(lái)控制交流側(cè)的有功功率和無(wú)功功率，有功功率和無(wú)功功率 控制的給定值是電流值，該電流值是由能量管理模塊給定。
[0020] 步驟(2)中，對(duì)分布式電源進(jìn)行有功和無(wú)功解禪控制的方法如下：能過(guò)dqO坐標(biāo)變 換，將分布式電源交流側(cè)的=相功率變換為=相電流在dqO坐標(biāo)系下的d軸和q軸分量;能過(guò) 控制d軸分量來(lái)控制交流側(cè)的有功功率，能過(guò)控制q軸分量來(lái)控制交流側(cè)的無(wú)功功率，進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的解禪控制。
[0021] 步驟(3)中，能量管理模塊輸出的有功參考值為：
[0022] = Zf+ if
[0023] 其中，/f為頻率下垂控制器所輸出的新能源有功出力值，/f為在頻率恢復(fù)模塊 的PI調(diào)節(jié)器作用下發(fā)出的出力調(diào)整值；
[0024] 其中，/f的調(diào)節(jié)特性為：
其中，K?、《 0、《 n，分別為PI調(diào) 節(jié)系數(shù)、額定角頻率和當(dāng)前角頻率；
[002引的調(diào)節(jié)特性為：
其中，KpRs和KiRs分別為功率恢復(fù)比 例系數(shù)和功率恢復(fù)積分系數(shù)；
[0026] 傳遞函數(shù)為：
[0027] 通過(guò)配置放大增益系數(shù)Kpd和積分增益系數(shù)Kid,使得分布式電源輸出有功功率與 給定的參考值相比無(wú)誤差，最終達(dá)到穩(wěn)定頻率的目的。
[002引步驟(5)中，電壓恢復(fù)控制器的傳遞函數(shù)為：
[0029] 通過(guò)配置放大增益系數(shù)Kpq和無(wú)功調(diào)節(jié)積分增益系數(shù)Kip,使得分布式電源輸出無(wú) 功功率與給定的參考值相比無(wú)誤差。
[0030] 步驟(7)中，校正的無(wú)功電流為=
[0031] 其中，Jfd為分布式電源所在電區(qū)負(fù)荷功率所對(duì)應(yīng)q軸電流，mpf為補(bǔ)償因子；負(fù)荷 功率因數(shù)Pfl與其望的負(fù)荷功率因數(shù)Pfc的關(guān)系為：
[0033] 本發(fā)明為優(yōu)化交直流配網(wǎng)當(dāng)中電壓與負(fù)荷的有功出力與無(wú)功的分配，優(yōu)化運(yùn)行特 性和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)性能，提升交直流配網(wǎng)的安全性與電能質(zhì)量，結(jié)合配網(wǎng)發(fā)展的形勢(shì)，能 有效解決交直流配網(wǎng)中的源荷優(yōu)化問(wèn)題，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法框圖；
[0035] 圖2為能量管理模塊框圖；
[0036] 圖3為分布式電源的dq軸電流控制器；
[0037] 圖4(a)為q軸比例積分控制器；
[0038] 圖4(b)為q軸頻率恢復(fù)控制器；
[0039] 圖5為功率因數(shù)被償控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0041] -種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法，包括包 括：（1)優(yōu)化分配控制方法的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)(2)對(duì)分布式電源進(jìn)行有功和無(wú)功解禪控制的控制 方法；（3)在有大量分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時(shí)，實(shí)現(xiàn)合理的能量 管理算法來(lái)在各類分布式電源之間優(yōu)化分配有功出力情況；（4)分布式電源的有功的控制 調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的頻率穩(wěn)定和直流部分電壓穩(wěn)定；（5)在有大量分布式 新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時(shí)，實(shí)現(xiàn)合理的能量管理算法來(lái)在各類分布式 電源之間進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化分配；（6)分布式電源無(wú)功控制調(diào)節(jié)策略，實(shí)現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分 的電壓調(diào)節(jié)；（7)多個(gè)分布式新能源接入?yún)^(qū)域的負(fù)荷功率因數(shù)校正控制。
[0042] 步驟（1)中；分布式電源的優(yōu)化分配和控制模塊包括:本地號(hào)處理模塊、能量管理 模塊、電流控制與口極信號(hào)發(fā)生模塊。其中本地信號(hào)處理模塊能過(guò)測(cè)量DG的電壓，得到頻率 與相角信號(hào)；能量管理模塊為DG分配功率；電流控制與口極信號(hào)發(fā)生模塊用來(lái)控制分布式 電源的電流變換回路。如圖1所示。
[0043] 本地信號(hào)處理模塊采集分布