[河南农业大学孙倩倩]无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略-五彩输配电网

[微电产业] [河南农业大学孙倩倩]无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略-五彩输配电网

时间:2019-06-12 13:20:58  来源:维纳斯网  作者:Vegas
[河南农业大学孙倩倩]无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略-五彩输配电网

  本报讯(Vegas 首席记者关宁宁)[河南农业大学孙倩倩]五彩输配电网讯:0 引言以微电网形式集成光伏、风机等可再生能源系统、储能单元和本地负荷,可有效提高配电网接纳分布式电源能力、增强负荷侧需求响应灵活性、改善电能质量[1-3]。相比于交流系统,直流微电网能更高效地接纳不同类型的分布式电源和负荷,减少转换的中间环节,利于系统稳定运行[4-6],目前在居民住宅、数据中心等领域拥有广阔的应用前景[7-8]。为保证直流微电网稳定运行,需要实时协调各单元输出功率。直流微电网的协调控制策略主要可以分为:集中式控制和分布式控制。其中,集中式控制结构需要依靠高速通讯实时收集各设备运行数据并下发控制指令。一旦某个环节出现故障就会导致直流微电网无法实现协调控制,严重时将导致系统崩溃,因此该控制结构会降低系统的供电可靠性和可扩展性[9-10]。分布式控制结构通常无需依靠设备之间的通讯,只需要本地信息就能实现自我管理与控制。直流母线电压作为反映直流微电网功率平衡的唯一指标,常被作为系统的公共信号来实现不同单元间的协调控制[11-14]。文献[11-14]提出基于母线电压的直流微电网能量管理和协调策略,无需相互通信,使系统具备即插即用功能。文献[15]为防止电源在运行模式切换时引起直流母线电压波动,在控制系统中增加了缓冲区域,但使控制更为复杂。文献[16]中各单元的运行曲线已提前确定,系统运行的灵活性较低。文献[17]利用储能来平抑分布式电源的功率波动,增加了母线电压的平滑性。上述文献中提出的基于公共直流母线电压的直流微电网运行模式切换控制方法,各单元控制系统需要在功率和电压控制模式之间进行切换,往往需要增加补偿才能保证平滑切换;而预先设置好下垂控制曲线,无法实时动态调整多个功率平衡单元之间的功率分配。为解决上述问题,本文提出一种基于无互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略。在不同运行状态下,直流微电网中任一单元根据直流母线电压平滑切换其接口变流器的控制模式,不仅能保持其控制结构不变,而且能根据当前运行状态自适应地调整下垂曲线,在主动参与直流母线电压调节和系统功率平衡的同时,保证系统中多个功率平衡单元(尤其是储能单元)之间的功率合理分配。1 直流微电网结构本文研究的典型直流微电网结构示意图如图1所示,主要由4个部分组成:1)RES(renewable energy sources)表示光伏、风机等分布式发电单元,一般通过DC-DC或AC-DC变流器接入直流母线,由于其输出具有间歇性,通常采用最大功率跟踪策略(maximum power point tracking,MPPT)以充分利用可再生能源。2)直流微电网中的分布式储能单元(energy storage sources,ESS)主要是将蓄电池、超级电容等储能设备经过双向DC-DC变流器与直流母线相连。当并网运行时,储能单元处于备用状态,通过检测自身荷电状态(state of ge,SOC)或者根据上层调度决定具体工作状态。当直流微电网转为独立运行,或者交流电网传输功率受限时,储能单元能立即调整功率,维持母线电压恒定。3)双向DC-AC变流器作为直流微电网与交流电网之间进行功率交换接口,在系统正常运行时采用下垂控制,维持直流母线电压稳定。

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