中國儲能網訊：
01
研究背景
隨著直流化“源”、“儲”、“荷”比重增加，低壓直流微電網成為了一種重要組網方式。將多個相鄰直流微電網組成互聯系統(tǒng)，實現微電網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(low voltage DC soft open point，LVDC-SOP)以“軟”連接方式可實現多個直流微電網可控的柔性互聯，如圖1所示。多端口LVDC-SOP是實現子網間潮流控制的核心，在調節(jié)各子網功率交換中發(fā)揮關鍵作用，如何實現合理靈活的子網間功率交換是其需要解決的關鍵問題之一。
圖1 基于LVDC-SOP的柔性互聯系統(tǒng)
02
所提方法
為了實現直流微電網柔性互聯系統(tǒng)子網間功率交換的自主控制，借鑒微電網單元級下垂控制，LVDC-SOP各端口進行獨立的雙向下垂控制。為了評估各子網的功率平衡情況，考慮到各子網母線和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端口變換器端口側和公共母線側的下垂特性，假設端口變換器采用固定下垂系數的雙向下垂控制，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時，各端口進行固定比例的功率分配，可能導致小容量子網承擔較多的功率交換任務，而大容量子網承擔較少的功率交換任務。此外，子網功率交換需求變化時，其功率裕度也將實時變化。為了實現子網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)調各子網參與功率交換時端口i功率方向，子網i的功率裕度可代表其參與功率交換的能力。設置了動作死區(qū)，避免子網間非必要的功率交換。因此，所提策略可根據子網母線電壓和功率裕度的變化，實時調節(jié)子網間功率交換。雙向下垂控制曲線基于一種平滑的S型曲線Sigmoid函數設計，其平滑性可保證下垂控制曲線斜率的調節(jié)是連續(xù)的，有利于LVDC-SOP端口變換器交換功率調節(jié)的穩(wěn)定性。
圖3 所提雙向下垂控制
03
研究結論
為了實現多端口LVDC-SOP對直流微電網柔性互聯系統(tǒng)子網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，主要結論如下：
1）建立了基于標幺化母線電壓差值的子網功率交換規(guī)則，多端口LVDC-SOP根據該規(guī)則可自主確定各端口潮流方向。
2）所提策略的下垂系數在工作范圍內連續(xù)平滑變化，可根據母線電壓和功率裕度的變化，實時調節(jié)子網間交換功率，更充分發(fā)揮子網功率交換能力。小信號分析結果表明，所提策略可在標幺化電壓差值接近死區(qū)和最大值時，使得下垂系數較小，而其他情況時，下垂系數較大，從而兼顧LVDC-SOP的功率交換調節(jié)能力和穩(wěn)定性。
3）由各子網功率不平衡程度存在差異的實驗結果表明，與傳統(tǒng)下垂策略相比，所提策略使子網母線電壓的總偏離程度平均減小了約13.3%。可見，所提策略使LVDC-SOP可實現更合理靈活的子網間功率交換，提高了子網對不平衡功率的調節(jié)能力，從而可更大程度保障各子網的功率平衡，降低子網母線電壓越限風險。
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柔性互聯系統(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。
