[發明專利]一種用于直流配電網的扁平化運行控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010636301.9
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111934307B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 劉海濤;徐旖旎;熊雄;張海;季宇;李蕊
• 申請（專利權）人: 國網上海能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02J1/12
• 分類號: H02J1/12
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 劉海蓉

1.一種用于直流配電網的扁平化運行控制方法，所述方法包括：

獲取扁平化控制架構中的上層管理系統的源和荷兩側的預測信息，根據源和荷兩側的預測信息，建立能量優化模型，根據能量優化模型生成扁平化控制架構中的底層終端的最優功率命令；

所述扁平化控制架構，用于確定上層管理系統與底層終端各終端的相關聯的控制策略；

根據最優功率命令，對底層終端進行控制，獲取底層終端的控制特征，根據控制特征生成多分段有功-電壓P-U特性曲線；

根據多分段有功-電壓P-U特性曲線，確定下垂系數，根據下垂系數及控制策略對底層終端的單元進行下垂控制模式切換，控制直流配電網扁平化運行；

其中，所述根據能量優化模型生成底層終端的最優功率命令，具體為：

分別獲取能量優化模型中儲能電站、光伏電站、低壓微網和負荷并網進行下垂控制運行時的運行參數；

根據運行參數確定下垂控制經過PI環節后生成的PWM信號，所述PWM信號作為最優功率命令；

所述根據多分段有功-電壓P-U特性曲線，確定下垂系數，包括：

假定下垂單元最大電壓變動范圍U_max＝U_M2、U_min＝U_M3，阻性下垂系數K_ESSi可由式(1)求得：

式中，U_dc、U_dcref、P_ESSi分別為換流器端口電壓、母線電壓參考值、輸出功率；

式中，P_ESSi^max為儲能最大輸出功率，由式(2)可知，兩個儲能單元輸出電流與阻性下垂系數成反比，即I_ESS1/I_ESS2＝K_ess2/K_ess1；考慮線路阻抗由式(1)可得：

式中P_ESSi滿足等式約束：

式中，ΔP_load為負荷變動值，由式(3)、(4)求得的阻性下垂系數并未考慮換流器內、外環控制，屬于機電暫態，無法計及網絡設備之間的振蕩；因此對下垂控制換流器進一步建立小信號模型進行頻域分析，下垂控制換流器小信號模型，Δi_d(s)、Δu_bus(s)、Δu_n(s)分別為下垂變換器輸出電流變化量、母線電壓變化量及空載電壓的變化量，G_U(s)、G_I(s)分別為電壓、電流控制器，均為PI控制器；G_id(s)、G_ud(s)分別為變換器電流和電壓到占空比的傳遞函數，G_ii(s)為輸入電流到輸出電流的傳遞函數；Z_o(s)為變換器開環輸出阻抗，當模型中Δu_n(s)為零時，下垂控制變換器輸出阻抗Z_D(s)如式(5)所示：

對輸出阻抗Z_D(s)計算其奈奎斯特曲線進行頻域分析，當不包圍(-1,j0)點，系統穩定，輸出阻抗即為下垂系數。

2.根據權利要求1所述的方法，所述多分段有功-電壓P-U特性曲線，進行時域分析及頻域分析后，確定最優下垂控制系數，根據最優下垂控制系數，優化直流配電網扁平化控制運行。

3.根據權利要求1所述的方法，所述底層終端，包括：儲能電站、光伏電站、低壓微網并網變換器和/或負荷并網變換器。

4.根據權利要求1所述的方法，所述控制策略，具體包括：

直流配電網中光伏電站以最大功率進行輸出；

直流配電網中換流站控制交互功率以最優執行命令執行定功率控制，或作為系統主控單元進行定電壓控制直流母線電壓；

直流配電網中儲能電站以最優執行命令進行定功率充放電，或進行定電圧控制維持直流母線電壓恒定；直流配電網中低壓微網并網變換器，始終進行定低壓側電壓控制，維持低壓微網母線電壓恒定；

直流配電網中負荷并網變換器，根據預設需求進行定功率控制。