[發明專利]交直流混合的分布式能源系統測試平臺場景控制切換方法

有效

• 申請號: 201910156043.1
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109768554B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄧衛;裴瑋;張學;孔力;黃強;李強;袁曉冬;楊曉梅;陳銘明;袁棟;車凱;張志昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/02
• 分類號: H02J3/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明涉及一種交直流混合的分布式能源系統測試平臺場景控制切換方法，步驟為：(1)根據控制中心獲取的PET以及所有換流站的靜態數據和運行功率數據，進行場景切換判斷，如果觸發維持能力分析條件，則進行步驟2進行維護能力分析，否則返回場景切換判斷；(2)根據負荷、BESS、DG以及所有換流站的運行功率數據的聚合等效值，計算BESS的微調指令，如果滿足維持能力，則下發BESS的微調指令并返回場景切換判斷，否則進行場景切換；(3)選擇新主站，控制中心切換新主站的控制模式為定直流電壓控制模式，PET切換為有功或無功功率控制模式，并計算下發PET的有功功率指令值，完成場景切換。

技術領域

本發明涉及一種交直流混合的分布式能源系統測試平臺場景控制切換方法，屬于再生能源技術領域。

背景技術

交直流混合的分布式可再生能源系統成為未來配電的一種重要形式。美國弗吉尼亞理工大學(Center for Power Electronics Systems，CPES)中心提出了基于交直流分層連接的樓宇配電系統，美國北卡羅來納州立大學提出了400V直流/120V交流混合的(futurerenewable-electric energy-delivery and management system，FREEDM)系統；歐洲建立了基于交直流配電的通用靈活電力管理系統(universal and flexible power-management system,UNIFLX)。

電力電子變壓器(Power electronic transformer，PET)具有電壓等級變換以及電氣隔離能力，能夠實現潮流雙向可控，在交直流混合系統中發揮著重要的電能控制作用，具有多種控制模式，通常用來控制直流網潮流，其結構如圖1所示。含PET的交直流混合的分布式能源系統結構如圖2所示，包括：交流系統、直流網以及PET及換流站；每個交流系統通過電力電子變壓器或換流站接入直流網，多個交流系統通過直流網互聯，其中所述直流網包括：負荷、分布式發電(Distributed generation，DG)單元如光伏、風電等，能量存儲設備如蓄電池儲能系統(Battery energy storage system，BESS)，以及直流線路和直流母線，直流線路連接PET及換流站的直流側與直流母線，負荷、DG單元、BESS接入直流母線；

交直流混合的分布式能源系統中負責控制直流母線電壓的設備被稱為主站。正常運行中，PET負責控制直流母線電壓，作為主站，在系統運行過程中承擔整個直流網的穩定電壓。

為了開展相應的穩態分析、故障分析、運行控制以及電能質量等方面的研究與驗證工作，針對交直流混合的分布式能源系統的測試方案日益豐富，如數字仿真系統、動模實驗裝置以及數模混合測試系統等手段相繼被應用。這些測試方案可提供模擬不同可再生能源波動等測試場景，以測試交直流系統動態性能、電能質量。也可以提供環網、手拉手環、放射互聯、并供等不同的網絡拓撲結構，以測試系統的集成性能。在這些測試場景中，運行控制和優化調度功能的測試尤為重要。

眾所周知，交直流系統運行時，優化調度可以覆蓋多種測試場景，如直流網對交流系統提供有功支持，以優化整體的有功潮流；或者直流網對交流系統提供無功支撐，以調節交流系統低電壓時的母線電壓，或者直流網對交流系統同時進行有功、無功的支援等，這些場景對于系統運行而言具有重要的功能測試應用價值。

與此同時，PET作為主站運行時，當其所連接的交流系統無功缺乏導致交流母線電壓下降時，優化調度經計算后將給出PET的無功輸出值，以支撐交流系統電壓，同時PET作為主站仍自動均衡直流網的有功潮流。由于優化調度具有周期性特征，比如5分鐘、15分鐘或者1小時啟動一次，那么在調度周期內，由于可再生能源的隨機性波動，系統運行的工況可能發生變化，這樣將導致原有測試場景切換至新的測試場景，如光伏滿發，風力驟升等，此時PET與交流系統交互的有功功率也隨著攀升，其視在功率將超過額定容量。此時需要啟動新場景，通過直流網可控單元和其他可用換流站來協調，調整PET控制模式和有功出力，使得PET繼續能夠輸出優化調度下達的無功輸出，同時其與交流系統交互的有功功率也控制在可用的合理范圍之內。