含分布式電源的直流配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、隨著分布式電源在配電網(wǎng)中滲透率的增加，其穩(wěn)定性和可靠性問題變得尤為復雜。直流配電網(wǎng)兼具靈活性與高效性的優(yōu)點，且不存在無功環(huán)流及功角穩(wěn)定等問題，是分布式電源更為理想的組網(wǎng)方式。由于直流配電網(wǎng)中沒有無功和頻率問題，其功率-電壓控制是穩(wěn)定及優(yōu)化運行的核心技術。對于端數(shù)較多的直流配電網(wǎng)可采用一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相結合進行電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)，把復雜電網(wǎng)的穩(wěn)定運行與優(yōu)化運行在不同的時間尺度上進行解耦控制。此外，在直流配電網(wǎng)中，各分布式電源通過電力電子變流器

2、并網(wǎng)，對直流系統(tǒng)的慣性幾乎沒有貢獻，這將成為分布式能源大規(guī)模接入配電網(wǎng)之后面臨的新問題。隨著能源結構多樣化及用戶需求的精益化，對直流配電系統(tǒng)供電質(zhì)量及運行特性的要求也在不斷提高。
　　本文主要研究含分布式電源的直流配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，以提高其暫態(tài)運行穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)運行效率及供電質(zhì)量。主要工作及成果如下:
　　1.建立了包含風力發(fā)電的直流配電網(wǎng)各單元數(shù)學模型，包括永磁風電機組、蓄電池儲能單元、聯(lián)網(wǎng)變流器以及交直流負荷的數(shù)學模

3、型。研究了直流配電網(wǎng)中各單元的傳統(tǒng)控制策略及系統(tǒng)運行特性，為各單元慣性控制策略的提出，及預測控制模型的建立奠定了基礎。
　　2.提出了直流配電網(wǎng)一次與二次電壓控制相結合的調(diào)壓體系。在電壓分段一次調(diào)壓方法的基礎上，深入研究系統(tǒng)各單元控制響應特性，提出了直流配電網(wǎng)自適應慣性調(diào)節(jié)方法，以解決直流配電網(wǎng)低慣性問題。對于風力發(fā)電單元通過控制旋轉(zhuǎn)動能的吸收或釋放來改善功率輸出特性，對于儲能及并網(wǎng)單元也可以通過改變相應的控制參數(shù)，虛擬出與直流電

4、壓變化相適應的慣性響應，增強了直流配電網(wǎng)的抗擾能力及暫態(tài)運行穩(wěn)定性。
　　3.提出了一種基于變流器模型的本地預測控制方法，以配合系統(tǒng)慣性調(diào)節(jié)時對變流器響應快速性的要求。該方法中，在對各單元變流器數(shù)學模型進行分析推導的基礎上，分別建立了機側變流器，網(wǎng)側變流器及儲能變流器預測控制模型。為消除數(shù)字執(zhí)行過程的單步延時，引入了兩步預測誤差函數(shù)從而形成了多目標優(yōu)化。采用分類排序法選擇目標向量，解決了傳統(tǒng)基于PI的雙閉環(huán)控制參數(shù)整定繁瑣的問題。

5、將基于變流器模型的預測控制方法與慣性調(diào)節(jié)相結合，提高了系統(tǒng)控制響應速度，增強了直流配電網(wǎng)暫態(tài)運行穩(wěn)定性。
　　4.設計了基于模型預測控制器的風電直流配電網(wǎng)集散控制系統(tǒng)。為滿足系統(tǒng)經(jīng)濟運行及高質(zhì)量電能的要求，采用模型預測控制器作為其集散控制體系架構中的主控制單元，以產(chǎn)生本地控制器優(yōu)化參考信號。本地控制器根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)特性，在優(yōu)化參考值的基礎上對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行細調(diào)。同時采用冗余參考信號，通信故障時采用基于直流電壓的系統(tǒng)功率分配方案