中國儲能網(wǎng)訊：
01
研究背景
隨著直流化“源”、“儲”、“荷”比重增加，低壓直流微電網(wǎng)成為了一種重要組網(wǎng)方式。將多個相鄰直流微電網(wǎng)組成互聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)微電網(wǎng)間功率交換和相互支撐，有利于提高供電可靠性，促進新能源發(fā)電消納。采用多端口低壓直流智能軟開關(guān)(low voltage DC soft open point，LVDC-SOP)以“軟”連接方式可實現(xiàn)多個直流微電網(wǎng)可控的柔性互聯(lián)，如圖1所示。多端口LVDC-SOP是實現(xiàn)子網(wǎng)間潮流控制的核心，在調(diào)節(jié)各子網(wǎng)功率交換中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如何實現(xiàn)合理靈活的子網(wǎng)間功率交換是其需要解決的關(guān)鍵問題之一。
圖1 基于LVDC-SOP的柔性互聯(lián)系統(tǒng)
02
所提方法
為了實現(xiàn)直流微電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)子網(wǎng)間功率交換的自主控制，借鑒微電網(wǎng)單元級下垂控制，LVDC-SOP各端口進行獨立的雙向下垂控制。為了評估各子網(wǎng)的功率平衡情況，考慮到各子網(wǎng)母線和LVDC-SOP公共母線的額定電壓可能不同，對各母線電壓進行標幺化處理。分析了LVDC-SOP端口變換器端口側(cè)和公共母線側(cè)的下垂特性，假設(shè)端口變換器采用固定下垂系數(shù)的雙向下垂控制，其雙向下垂特性如圖2所示。
圖2 端口變換器的雙向下垂特性
定義標幺化子網(wǎng)i母線電壓和LVDC-SOP公共母線電壓的差值為圖片，建立了基于標幺化直流母線電壓差值的功率交換規(guī)則，LVDC-SOP根據(jù)該規(guī)則可自主確定各端口潮流方向。
當LVDC-SOP各端口雙向下垂控制采用固定下垂系數(shù)時，各端口進行固定比例的功率分配，可能導(dǎo)致小容量子網(wǎng)承擔(dān)較多的功率交換任務(wù)，而大容量子網(wǎng)承擔(dān)較少的功率交換任務(wù)。此外，子網(wǎng)功率交換需求變化時，其功率裕度也將實時變化。為了實現(xiàn)子網(wǎng)間合理靈活的功率交換，提出了一種計及標幺化電壓差值和功率裕度的雙向下垂控制策略，如圖3所示。圖片可決定LVDC-SOP協(xié)調(diào)各子網(wǎng)參與功率交換時端口i功率方向，子網(wǎng)i的功率裕度可代表其參與功率交換的能力。設(shè)置了動作死區(qū)，避免子網(wǎng)間非必要的功率交換。因此，所提策略可根據(jù)子網(wǎng)母線電壓和功率裕度的變化，實時調(diào)節(jié)子網(wǎng)間功率交換。雙向下垂控制曲線基于一種平滑的S型曲線Sigmoid函數(shù)設(shè)計，其平滑性可保證下垂控制曲線斜率的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，有利于LVDC-SOP端口變換器交換功率調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。
圖3 所提雙向下垂控制
03
研究結(jié)論
為了實現(xiàn)多端口LVDC-SOP對直流微電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)子網(wǎng)間合理靈活的功率交換控制，提出了一種計及標幺化電壓差值和功率裕度的多端口LVDC-SOP雙向下垂控制策略，主要結(jié)論如下：
1）建立了基于標幺化母線電壓差值的子網(wǎng)功率交換規(guī)則，多端口LVDC-SOP根據(jù)該規(guī)則可自主確定各端口潮流方向。
2）所提策略的下垂系數(shù)在工作范圍內(nèi)連續(xù)平滑變化，可根據(jù)母線電壓和功率裕度的變化，實時調(diào)節(jié)子網(wǎng)間交換功率，更充分發(fā)揮子網(wǎng)功率交換能力。小信號分析結(jié)果表明，所提策略可在標幺化電壓差值接近死區(qū)和最大值時，使得下垂系數(shù)較小，而其他情況時，下垂系數(shù)較大，從而兼顧LVDC-SOP的功率交換調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)定性。
3）由各子網(wǎng)功率不平衡程度存在差異的實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)下垂策略相比，所提策略使子網(wǎng)母線電壓的總偏離程度平均減小了約13.3%?？梢?，所提策略使LVDC-SOP可實現(xiàn)更合理靈活的子網(wǎng)間功率交換，提高了子網(wǎng)對不平衡功率的調(diào)節(jié)能力，從而可更大程度保障各子網(wǎng)的功率平衡，降低子網(wǎng)母線電壓越限風(fēng)險。
04
后續(xù)研究方向或討論話題
本文主要研究了直流微電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)LVDC-SOP的雙向下垂控制策略，在穩(wěn)定性研究方面?zhèn)戎匦⌒盘柗€(wěn)定性。為了進一步提升LVDC-SOP的綜合性能，下一步考慮在LVDC-SOP效率優(yōu)化和大擾動穩(wěn)定性方面開展進一步研究，一方面結(jié)合各端口變換器效率優(yōu)化開展整體效率優(yōu)化研究，另一方面開展所提策略在大擾動下的穩(wěn)定性研究。
