[發(fā)明專利]一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011184794.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112350362A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬文忠;丁安敏;田洪英;趙雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02J1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，包括以下步驟：一、建立柔性直流配電系統(tǒng)，在系統(tǒng)的直流電網(wǎng)并聯(lián)超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置；二、為提高控制精度，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置采用無差拍預(yù)測控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考量的快速準(zhǔn)確跟蹤；三、通過超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置中的DC/DC變流器來控制絕緣柵雙極晶體管S₁、S₂的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)磁體的充、放電，完成配電系統(tǒng)振蕩功率的消納；四、當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置處于待機(jī)模式，與系統(tǒng)互不影響；五、當(dāng)配電系統(tǒng)受到小干擾，發(fā)生直流振蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差甚至失穩(wěn)時(shí)，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置投入運(yùn)行。本發(fā)明能在不改變?nèi)嵝灾绷髋潆娤到y(tǒng)換流器原有運(yùn)行方式的條件下，來抑制系統(tǒng)直流振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性直流輸電領(lǐng)域，具體涉及一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電直流振蕩抑制方法，結(jié)合超導(dǎo)儲(chǔ)能的技術(shù)特點(diǎn)，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

背景技術(shù)

以風(fēng)能、光伏為代表的新能源正逐步成為能源可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。基于模塊化多電平換流器的柔性直流技術(shù)的配電系統(tǒng)具備結(jié)構(gòu)靈活，能實(shí)現(xiàn)有功和無功的獨(dú)立控制，換流器輸出交流電壓諧波含量少等優(yōu)勢，能夠有效解決交流配電系統(tǒng)在供電可靠性、運(yùn)行效率、電能質(zhì)量、分布式電源消納等方面問題，更適合現(xiàn)代配電系統(tǒng)的發(fā)展。

柔性直流配電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)相連的換流器采用定功率控制，這些功率換流器具有恒功率負(fù)載的特性，會(huì)產(chǎn)生負(fù)電阻作用，降低系統(tǒng)阻尼，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變差甚至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。同時(shí)，直流電網(wǎng)中直流電抗器、直流線路、直流電容器等設(shè)備的等效電阻小，換流閥開關(guān)器件的觸發(fā)延時(shí)、通信延時(shí)等外部因素均可能引起系統(tǒng)振蕩。考慮到上述因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，需要采取有效的措施來抑制系統(tǒng)振蕩，保證配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

提高柔性直流配電系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制方法一般可以分為電力電子裝置級(jí)和系統(tǒng)控制級(jí)兩個(gè)層次。電力電子裝置級(jí)的控制主要是在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)或發(fā)生小擾動(dòng)的情況下展開研究，通過多時(shí)間尺度魯棒穩(wěn)定控制策略來提高柔性直流配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)級(jí)控制一般通過對(duì)系統(tǒng)的控制參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高系統(tǒng)阻尼，比如虛擬阻抗法、虛擬慣量法、有源阻尼補(bǔ)償法等。

儲(chǔ)能裝置也是提高電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性的有效途徑。目前電力存儲(chǔ)技術(shù)主要包括蓄電池儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、蓄水儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。而超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置SMES因具有響應(yīng)速度快、效率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，不僅可以用于抑制電網(wǎng)的低頻功率振蕩，改善電網(wǎng)的電壓和頻率特性，還可以用于功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)管理。SMES在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，已經(jīng)被應(yīng)用于抑制電力系統(tǒng)諧振、新能源發(fā)電波動(dòng)等場合。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，SMES采用了無差拍預(yù)測控制，提高了SMES裝置響應(yīng)的準(zhǔn)確性。SMES通過控制絕緣柵雙極晶體管S₁、S₂的導(dǎo)通和關(guān)斷，來切換自身運(yùn)行模式，通過對(duì)SMES中超導(dǎo)磁體的充、放電的合理控制，維持配電系統(tǒng)中的功率平衡，抑制直流振蕩。本發(fā)明可以在不改變系統(tǒng)換流器原有的運(yùn)行方式下，完成對(duì)系統(tǒng)直流振蕩的抑制，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性能，保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，且響應(yīng)迅速、動(dòng)態(tài)性能較好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的柔性直流配電系統(tǒng)直流振蕩抑制方法，它包含以下步驟：

步驟A：搭建一個(gè)含有SMES的柔性直流配電系統(tǒng)，主要包括柔性互聯(lián)裝置、交直流負(fù)荷、直流微網(wǎng)等設(shè)備，配電系統(tǒng)通過MMC換流器與交流電網(wǎng)連接，系統(tǒng)中加入鎖相環(huán)環(huán)節(jié)，為控制系統(tǒng)定向公共點(diǎn)提供相位基準(zhǔn)。

步驟B：SMES采用無差拍預(yù)測控制，預(yù)測了第k+2時(shí)刻的變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考量的快速準(zhǔn)確跟蹤；