一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方 法，屬于交直流配電技術領域。
【背景技術】
[0002] 工在輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生時，直流就被作為最主要的配電方式，但是由于當時直流輸 配電電壓等級低、容量小等原因使得直流配電被交流配電所取代。
[0003] 隨著電力電子技術的蓬勃發(fā)展，無論是配電系統(tǒng)本身，還是最終的電力用戶都越 來越多地采用直流配電或用電設備。而傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)一百多年來主要采用的是交流配電 模式，因此運些直流配用電設備不得不采用DC/AC換流器或AC/DC整流器，才能并入交流配 電系統(tǒng)或從交流配電系統(tǒng)得到電力供應。
[0004] 采用直流配電系統(tǒng)可W簡化現(xiàn)有配用電設備中大量的交直流變換環(huán)節(jié)，減少能源 在傳輸過程中的損耗，提高能源利用效率。隨著電力電子技術在配用電系統(tǒng)中的廣泛應用， 人們開始思考采用直流配電的技術經(jīng)濟可行性，有需求就會有動力，運些需求成為了直流 配電技術發(fā)展的原始驅動力。
[0005] 美國、日本和歐洲等國家和地區(qū)于20世紀90年代便開始了數(shù)據(jù)通信中屯、直流配電 的研究。而軍艦、航空W及混合電動汽車等特殊應用領域的直流區(qū)域配電技術也日趨成熟。 運些都為直流配電向工廠、住宅等領域的推廣應用提供了基礎。
[0006] 隨著城市規(guī)模的迅速增長和信息技術的高速發(fā)展，電網(wǎng)中的敏感負荷、重要負荷 及非線性負荷越來越多，交流配電網(wǎng)將面臨線路損耗大、供電走廊緊張，W及電壓瞬時跌 落、電壓波動、電網(wǎng)諧波、=相不平衡現(xiàn)象加劇等一系列電能質量問題，迫切需要改變現(xiàn)有 的配電網(wǎng)結構和配(供)方式。近年來，部分學者對交直流混合配電系統(tǒng)進行了相關研究，證 實了交直流混合配電系統(tǒng)是由交流配電方式向直流配電方式逐漸過渡的一種可行的途徑。 如果采用直流配(供)電方式，則可將各類電源產(chǎn)生的電能轉換為直流電直接供給各類設備 及家用電器使用。相關文獻表明，直流配電網(wǎng)具有提高供電容量、減小線路損耗、改善用戶 側電能質量、隔離交直流故障，W及可再生能源靈活、便捷接入等一系列優(yōu)點。
[0007] 在柔性直流配電技術應用模式方面，雖然國內外已經(jīng)提出一些直流配電網(wǎng)的拓撲 結構，但在具體工程中，對于考慮到分布式電源分布、負荷特性、用電要求等復雜因素時應 該采用哪種拓撲結構沒有給出具體說明和指導，沒有建立直流供電系統(tǒng)的典型拓撲結構模 型庫，并且國內外尚未出現(xiàn)對直流供電系統(tǒng)中分布式新能源、儲能和負載優(yōu)化配置技術方 面的研究。因此，亟待開展適用于分布式新能源的直流供電模式研究，實現(xiàn)分布式新能源直 流匯集和配電網(wǎng)交/直流互供系統(tǒng)的供電可靠和優(yōu)化運行。
[000引在交流配網(wǎng)方面，隨著配電靜止無功補償器、動態(tài)電壓恢復器等柔性設備的接入， 配電網(wǎng)的特懷發(fā)生了一些新的變化，靜止無功補償器的運行特性特性，研究動態(tài)電壓恢復 器的系統(tǒng)運行模式和特性對交流配網(wǎng)的影響有待進一步深入研究。

【發(fā)明內容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種分布式新能源高滲透率情形下 交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法，能夠在交直流配網(wǎng)當中優(yōu)化電壓與負荷的有功出力與 無功的分配，優(yōu)化運行特性和系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)態(tài)性能，提升電力系統(tǒng)的安全性與交直流配網(wǎng) 的電能質量。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：
[0011] 本發(fā)明的一種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法， 具體包括W下幾個步驟：
[0012] (1)確定分布式電源的優(yōu)化分配控制系統(tǒng)；
[0013] (2)對分布式電源進行有功和無功解禪控制；
[0014] (3)在有多個分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時，通過能量管 理模塊在各類分布式電源之間優(yōu)化分配有功出力情況，使交直流配網(wǎng)交流部分的頻率與直 流部分的電壓最終穩(wěn)定在給定值；
[0015] (4)根據(jù)分布式電源的有功控制調節(jié)策略，實現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的頻率穩(wěn)定 和直流部分電壓穩(wěn)定；
[0016] (5)在有多個分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時，通過能量管 理模塊在各類分布式電源之間進行無功優(yōu)化分配，使得交直流配網(wǎng)交流部分的電壓穩(wěn)定在 給定值；
[0017] (6)根據(jù)分布式電源的無功控制調節(jié)策略，實現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的電壓調節(jié)；
[0018] (7)由分布式電源交流部分的無功功率對偏差進行校正，無功功率由d軸電流控 制。
[0019] 步驟(1)中，所述分布式電源的優(yōu)化分配控制系統(tǒng)的控制均是在dqO坐標系下進行 的，能過給定d軸和q軸的分量來控制交流側的有功功率和無功功率，有功功率和無功功率 控制的給定值是電流值，該電流值是由能量管理模塊給定。
[0020] 步驟(2)中，對分布式電源進行有功和無功解禪控制的方法如下：能過dqO坐標變 換，將分布式電源交流側的=相功率變換為=相電流在dqO坐標系下的d軸和q軸分量;能過 控制d軸分量來控制交流側的有功功率，能過控制q軸分量來控制交流側的無功功率，進而 實現(xiàn)有功和無功的解禪控制。
[0021] 步驟(3)中，能量管理模塊輸出的有功參考值為：
[0022] = Zf+ if
[0023] 其中，/f為頻率下垂控制器所輸出的新能源有功出力值，/f為在頻率恢復模塊 的PI調節(jié)器作用下發(fā)出的出力調整值；
[0024] 其中，/f的調節(jié)特性為：
其中，K?、《 0、《 n，分別為PI調 節(jié)系數(shù)、額定角頻率和當前角頻率；
[002引的調節(jié)特性為：
其中，KpRs和KiRs分別為功率恢復比 例系數(shù)和功率恢復積分系數(shù)；
[0026] 傳遞函數(shù)為：
[0027] 通過配置放大增益系數(shù)Kpd和積分增益系數(shù)Kid,使得分布式電源輸出有功功率與 給定的參考值相比無誤差，最終達到穩(wěn)定頻率的目的。
[002引步驟(5)中，電壓恢復控制器的傳遞函數(shù)為：
[0029] 通過配置放大增益系數(shù)Kpq和無功調節(jié)積分增益系數(shù)Kip,使得分布式電源輸出無 功功率與給定的參考值相比無誤差。
[0030] 步驟(7)中，校正的無功電流為=
[0031] 其中，Jfd為分布式電源所在電區(qū)負荷功率所對應q軸電流，mpf為補償因子；負荷 功率因數(shù)Pfl與其望的負荷功率因數(shù)Pfc的關系為：
[0033] 本發(fā)明為優(yōu)化交直流配網(wǎng)當中電壓與負荷的有功出力與無功的分配，優(yōu)化運行特 性和系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)態(tài)性能，提升交直流配網(wǎng)的安全性與電能質量，結合配網(wǎng)發(fā)展的形勢，能 有效解決交直流配網(wǎng)中的源荷優(yōu)化問題，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。
【附圖說明】
[0034] 圖1為交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法框圖；
[0035] 圖2為能量管理模塊框圖；
[0036] 圖3為分布式電源的dq軸電流控制器；
[0037] 圖4(a)為q軸比例積分控制器；
[0038] 圖4(b)為q軸頻率恢復控制器；
[0039] 圖5為功率因數(shù)被償控制框圖。
【具體實施方式】
[0040] 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合
【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0041] -種分布式新能源高滲透率情形下交直流配網(wǎng)源荷優(yōu)化分配控制方法，包括包 括：（1)優(yōu)化分配控制方法的系統(tǒng)級設計(2)對分布式電源進行有功和無功解禪控制的控制 方法；（3)在有大量分布式新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時，實現(xiàn)合理的能量 管理算法來在各類分布式電源之間優(yōu)化分配有功出力情況；（4)分布式電源的有功的控制 調節(jié)策略，實現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分的頻率穩(wěn)定和直流部分電壓穩(wěn)定；（5)在有大量分布式 新能源接入的交直流配電網(wǎng)失去大電網(wǎng)支撐時，實現(xiàn)合理的能量管理算法來在各類分布式 電源之間進行無功優(yōu)化分配；（6)分布式電源無功控制調節(jié)策略，實現(xiàn)交直流配網(wǎng)交流部分 的電壓調節(jié)；（7)多個分布式新能源接入?yún)^(qū)域的負荷功率因數(shù)校正控制。
[0042] 步驟（1)中；分布式電源的優(yōu)化分配和控制模塊包括:本地號處理模塊、能量管理 模塊、電流控制與口極信號發(fā)生模塊。其中本地信號處理模塊能過測量DG的電壓，得到頻率 與相角信號；能量管理模塊為DG分配功率；電流控制與口極信號發(fā)生模塊用來控制分布式 電源的電流變換回路。如圖1所示。
[0043] 本地信號處理模塊采集分布