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(wèn)題變得尤為復(fù)雜。直流配電網(wǎng)兼具靈活性與高效性的優(yōu)點(diǎn)，且不存在無(wú)功環(huán)流及功角穩(wěn)定等問(wèn)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(méi)有無(wú)功和頻率問(wèn)題，其功率-電壓控制是穩(wěn)定及優(yōu)化運(yùn)行的核心技術(shù)。對(duì)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(jié)合進(jìn)行電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)，把復(fù)雜電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行與優(yōu)化運(yùn)行在不同的時(shí)間尺度上進(jìn)行解耦控制。此外，在直流配電網(wǎng)中，各分布式電源通過(guò)電力電子變流器

2、并網(wǎng)，對(duì)直流系統(tǒng)的慣性幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)，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(wèn)題。隨著能源結(jié)構(gòu)多樣化及用戶需求的精益化，對(duì)直流配電系統(tǒng)供電質(zhì)量及運(yùn)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(yùn)行穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)運(yùn)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(fēng)力發(fā)電的直流配電網(wǎng)各單元數(shù)學(xué)模型，包括永磁風(fēng)電機(jī)組、蓄電池儲(chǔ)能單元、聯(lián)網(wǎng)變流器以及交直流負(fù)荷的數(shù)學(xué)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(yùn)行特性，為各單元慣性控制策略的提出，及預(yù)測(cè)控制模型的建立奠定了基礎(chǔ)。
　　2.提出了直流配電網(wǎng)一次與二次電壓控制相結(jié)合的調(diào)壓體系。在電壓分段一次調(diào)壓方法的基礎(chǔ)上，深入研究系統(tǒng)各單元控制響應(yīng)特性，提出了直流配電網(wǎng)自適應(yīng)慣性調(diào)節(jié)方法，以解決直流配電網(wǎng)低慣性問(wèn)題。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電單元通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的吸收或釋放來(lái)改善功率輸出特性，對(duì)于儲(chǔ)能及并網(wǎng)單元也可以通過(guò)改變相應(yīng)的控制參數(shù)，虛擬出與直流電

4、壓變化相適應(yīng)的慣性響應(yīng)，增強(qiáng)了直流配電網(wǎng)的抗擾能力及暫態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　3.提出了一種基于變流器模型的本地預(yù)測(cè)控制方法，以配合系統(tǒng)慣性調(diào)節(jié)時(shí)對(duì)變流器響應(yīng)快速性的要求。該方法中，在對(duì)各單元變流器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，分別建立了機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器及儲(chǔ)能變流器預(yù)測(cè)控制模型。為消除數(shù)字執(zhí)行過(guò)程的單步延時(shí)，引入了兩步預(yù)測(cè)誤差函數(shù)從而形成了多目標(biāo)優(yōu)化。采用分類(lèi)排序法選擇目標(biāo)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(wèn)題。

5、將基于變流器模型的預(yù)測(cè)控制方法與慣性調(diào)節(jié)相結(jié)合，提高了系統(tǒng)控制響應(yīng)速度，增強(qiáng)了直流配電網(wǎng)暫態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　4.設(shè)計(jì)了基于模型預(yù)測(cè)控制器的風(fēng)電直流配電網(wǎng)集散控制系統(tǒng)。為滿足系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及高質(zhì)量電能的要求，采用模型預(yù)測(cè)控制器作為其集散控制體系架構(gòu)中的主控制單元，以產(chǎn)生本地控制器優(yōu)化參考信號(hào)。本地控制器根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)特性，在優(yōu)化參考值的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行細(xì)調(diào)。同時(shí)采用冗余參考信號(hào)，通信故障時(shí)采用基于直流電壓的系統(tǒng)功率分配方案