[發明專利]含電力電子變壓器的交直流混合系統日前優化調度方法

有效

• 申請號: 201810772154.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109004691B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 穆云飛;郭世琦;賈宏杰;余曉丹;黃強;袁曉東;李強;柳丹
• 申請（專利權）人: 天津大學;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/46;H02J3/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種含電力電子變壓器的交直流混合系統日前優化調度方法，該方法包括：將電力電子變壓器引入到交直流混合系統中，建立日前優化調度的目標函數；建立電力電子變壓器的穩態模型，建立微型燃氣輪機模型的約束條件、儲能電池模型的約束條件、交流系統和直流系統的功率平衡約束條件；基于上述穩態模型、目標函數以及約束條件，實現交直流混合系統的分布式能源充分消納以及經濟最優。本方法通過電力電子變壓器的功率調節功能來對交流網絡和直流網絡之間的功率傳遞進行控制，可有效實現分布式發電的充分消納，另外，通過對分布式發電的合理應用，降低了電力系統的運行成本，實現了交直流混合系統的經濟運行。

技術領域

本發明涉及電力電子變壓器領域，尤其涉及一種含電力電子變壓器的交直流混合系統日前優化調度方法。

背景技術

近年來，隨著微電網與分布式發電技術的不斷發展，越來越多的清潔能源在電力系統中得到應用。由于我國目前面臨嚴峻的能源和環境問題，所以更多的分布式發電裝置接入到電網中，降低對環境造成污染的火力發電在電力生產中的比例已經成為電力行業發展必然的趨勢^[1]。

分布式能源接入電網分為交流接入和直流接入兩種類型。直流接入相比交流接入方式，可以節省換流環節，降低系統損耗，另外，直流接入電網不需要考慮相位與頻率的同步，使得系統的可控性和可靠性大大增強。因此，直流是分布式可再生能源最為理想的接入形式。然而，考慮到電力系統的歷史原因，在現階段，微電網的主要形式還是交流系統，想在短期內把微電網全部改為直流接入不太可能，因此，交直流并存的混合電力系統將會是以后很長一段時期仍然占主要比例的系統結構^[2]。

對于大規模的分布式發電裝置接入電力系統，并不是簡單的將其和電力系統相連便可以實現，由于分布式發電裝置受太陽能、風能各種條件的約束，其發電具有間歇性，其大量的接入會對電網造成擾動，而以目前電網的柔性調控和互聯互濟能力，還不足以解決上述問題，因此阻礙了分布式可再生能源的充分消納與經濟利用。

為解決上述問題，本文提出將新型的電力電子變壓器應用于含分布式再生能源的交直流混合系統中，電力電子變壓器是在高頻變壓器的基礎上增加了電力電子變換電路，通過電力電子器件與高頻變壓器相結合來實現其功能，由于PET(電力電子變壓器)同時具有交流接口和直流接口，使得其具有變壓、隔離和能量傳輸功能，可以作為“能量路由器”，實現對其端口處的能量協調管理^[3]。

對于電力電子變壓器的研究，目前主要集中在其拓撲結構、物理模型以及控制策略上，將其應用到電力系統中的研究也大多只涉及配電網。文獻[4]中對電力電子變壓器的工作原理、拓撲結構以及控制策略進行了詳盡地闡述，并對電力電子變壓器與現有電網的結合進行了構想與展望；文獻[5]提出了將電力電子變壓器應用于配電網時的拓撲結構和控制策略，并利用電力系統電磁暫態仿真軟件(例如：可以為PSCAD軟件)對含電力電子變壓器的配電網進行了仿真分析；文獻[6]基于諧振變換器的工作特點，提出了面向中高壓電網的電力電子變壓器統一降階建模方法及單級控制策略。該模型和策略相比于傳統電力電子變壓器的建模方法與控制策略結構更簡單，控制能力更強。

對于交直流混合系統的分布式能源日前優化調度，文獻[7]中提出了一種基于本地信息的能量管理和協調控制方法，來實現多源、多負荷交直流微電網的能量管理和協調控制；文獻[8]將經濟成本與環境成本相結合，以此作為目標函數，在此基礎上建立了交直流混合系統優化運行模型，并提出了基于改進黑洞算法來對交直流混合系統進行優化運算；文獻[9]對于交直流混合系統能量管理提出了一種概率經濟調度方法，采用蒙特卡洛以及場景縮減技術對不可控負載以及分布式能源進行負荷預測，并通過不同狀況下算例的對比驗證了所提方法的有效性和可行性。

上述文獻分別對電力電子變壓器和交直流混合系統的分布式能源日前優化調度進行了有益的探索和分析，但是并沒有把電力電子變壓器和交直流混合系統的分布式能源日前優化調度進行結合，未能充分發揮電力電子變壓器靈活協調的“能量路由器”作用。

發明內容