一种分布式新能源高渗透率情形下交直流配网源荷优化分配控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种分布式新能源高渗透率情形下交直流配网源荷优化分配控制方 法，属于交直流配电技术领域。
【背景技术】
[0002] 工在输配电系统产生时，直流就被作为最主要的配电方式，但是由于当时直流输 配电电压等级低、容量小等原因使得直流配电被交流配电所取代。
[0003] 随着电力电子技术的蓬勃发展，无论是配电系统本身，还是最终的电力用户都越 来越多地采用直流配电或用电设备。而传统的配电系统一百多年来主要采用的是交流配电 模式，因此运些直流配用电设备不得不采用DC/AC换流器或AC/DC整流器，才能并入交流配 电系统或从交流配电系统得到电力供应。
[0004] 采用直流配电系统可W简化现有配用电设备中大量的交直流变换环节，减少能源 在传输过程中的损耗，提高能源利用效率。随着电力电子技术在配用电系统中的广泛应用， 人们开始思考采用直流配电的技术经济可行性，有需求就会有动力，运些需求成为了直流 配电技术发展的原始驱动力。
[0005] 美国、日本和欧洲等国家和地区于20世纪90年代便开始了数据通信中屯、直流配电 的研究。而军舰、航空W及混合电动汽车等特殊应用领域的直流区域配电技术也日趋成熟。 运些都为直流配电向工厂、住宅等领域的推广应用提供了基础。
[0006] 随着城市规模的迅速增长和信息技术的高速发展，电网中的敏感负荷、重要负荷 及非线性负荷越来越多，交流配电网将面临线路损耗大、供电走廊紧张，W及电压瞬时跌 落、电压波动、电网谐波、=相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题，迫切需要改变现有 的配电网结构和配(供)方式。近年来，部分学者对交直流混合配电系统进行了相关研究，证 实了交直流混合配电系统是由交流配电方式向直流配电方式逐渐过渡的一种可行的途径。 如果采用直流配(供)电方式，则可将各类电源产生的电能转换为直流电直接供给各类设备 及家用电器使用。相关文献表明，直流配电网具有提高供电容量、减小线路损耗、改善用户 侧电能质量、隔离交直流故障，W及可再生能源灵活、便捷接入等一系列优点。
[0007] 在柔性直流配电技术应用模式方面，虽然国内外已经提出一些直流配电网的拓扑 结构，但在具体工程中，对于考虑到分布式电源分布、负荷特性、用电要求等复杂因素时应 该采用哪种拓扑结构没有给出具体说明和指导，没有建立直流供电系统的典型拓扑结构模 型库，并且国内外尚未出现对直流供电系统中分布式新能源、储能和负载优化配置技术方 面的研究。因此，亟待开展适用于分布式新能源的直流供电模式研究，实现分布式新能源直 流汇集和配电网交/直流互供系统的供电可靠和优化运行。
[000引在交流配网方面，随着配电静止无功补偿器、动态电压恢复器等柔性设备的接入， 配电网的特怀发生了一些新的变化，静止无功补偿器的运行特性特性，研究动态电压恢复 器的系统运行模式和特性对交流配网的影响有待进一步深入研究。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种分布式新能源高渗透率情形下 交直流配网源荷优化分配控制方法，能够在交直流配网当中优化电压与负荷的有功出力与 无功的分配，优化运行特性和系统的动态稳态性能，提升电力系统的安全性与交直流配网 的电能质量。
[0010] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0011] 本发明的一种分布式新能源高渗透率情形下交直流配网源荷优化分配控制方法， 具体包括W下几个步骤：
[0012] (1)确定分布式电源的优化分配控制系统；
[0013] (2)对分布式电源进行有功和无功解禪控制；
[0014] (3)在有多个分布式新能源接入的交直流配电网失去大电网支撑时，通过能量管 理模块在各类分布式电源之间优化分配有功出力情况，使交直流配网交流部分的频率与直 流部分的电压最终稳定在给定值；
[0015] (4)根据分布式电源的有功控制调节策略，实现交直流配网交流部分的频率稳定 和直流部分电压稳定；
[0016] (5)在有多个分布式新能源接入的交直流配电网失去大电网支撑时，通过能量管 理模块在各类分布式电源之间进行无功优化分配，使得交直流配网交流部分的电压稳定在 给定值；
[0017] (6)根据分布式电源的无功控制调节策略，实现交直流配网交流部分的电压调节；
[0018] (7)由分布式电源交流部分的无功功率对偏差进行校正，无功功率由d轴电流控 制。
[0019] 步骤(1)中，所述分布式电源的优化分配控制系统的控制均是在dqO坐标系下进行 的，能过给定d轴和q轴的分量来控制交流侧的有功功率和无功功率，有功功率和无功功率 控制的给定值是电流值，该电流值是由能量管理模块给定。
[0020] 步骤(2)中，对分布式电源进行有功和无功解禪控制的方法如下：能过dqO坐标变 换，将分布式电源交流侧的=相功率变换为=相电流在dqO坐标系下的d轴和q轴分量;能过 控制d轴分量来控制交流侧的有功功率，能过控制q轴分量来控制交流侧的无功功率，进而 实现有功和无功的解禪控制。
[0021] 步骤(3)中，能量管理模块输出的有功参考值为：
[0022] = Zf+ if
[0023] 其中，/f为频率下垂控制器所输出的新能源有功出力值，/f为在频率恢复模块 的PI调节器作用下发出的出力调整值；
[0024] 其中，/f的调节特性为：
其中，K?、《 0、《 n，分别为PI调 节系数、额定角频率和当前角频率；
[002引的调节特性为：
其中，KpRs和KiRs分别为功率恢复比 例系数和功率恢复积分系数；
[0026] 传递函数为：
[0027] 通过配置放大增益系数Kpd和积分增益系数Kid,使得分布式电源输出有功功率与 给定的参考值相比无误差，最终达到稳定频率的目的。
[002引步骤(5)中，电压恢复控制器的传递函数为：
[0029] 通过配置放大增益系数Kpq和无功调节积分增益系数Kip,使得分布式电源输出无 功功率与给定的参考值相比无误差。
[0030] 步骤(7)中，校正的无功电流为=
[0031] 其中，Jfd为分布式电源所在电区负荷功率所对应q轴电流，mpf为补偿因子；负荷 功率因数Pfl与其望的负荷功率因数Pfc的关系为：
[0033] 本发明为优化交直流配网当中电压与负荷的有功出力与无功的分配，优化运行特 性和系统的动态稳态性能，提升交直流配网的安全性与电能质量，结合配网发展的形势，能 有效解决交直流配网中的源荷优化问题，创造经济价值。
【附图说明】
[0034] 图1为交直流配网源荷优化分配控制方法框图；
[0035] 图2为能量管理模块框图；
[0036] 图3为分布式电源的dq轴电流控制器；
[0037] 图4(a)为q轴比例积分控制器；
[0038] 图4(b)为q轴频率恢复控制器；
[0039] 图5为功率因数被偿控制框图。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合
【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0041] -种分布式新能源高渗透率情形下交直流配网源荷优化分配控制方法，包括包 括：（1)优化分配控制方法的系统级设计(2)对分布式电源进行有功和无功解禪控制的控制 方法；（3)在有大量分布式新能源接入的交直流配电网失去大电网支撑时，实现合理的能量 管理算法来在各类分布式电源之间优化分配有功出力情况；（4)分布式电源的有功的控制 调节策略，实现交直流配网交流部分的频率稳定和直流部分电压稳定；（5)在有大量分布式 新能源接入的交直流配电网失去大电网支撑时，实现合理的能量管理算法来在各类分布式 电源之间进行无功优化分配；（6)分布式电源无功控制调节策略，实现交直流配网交流部分 的电压调节；（7)多个分布式新能源接入区域的负荷功率因数校正控制。
[0042] 步骤（1)中；分布式电源的优化分配和控制模块包括:本地号处理模块、能量管理 模块、电流控制与口极信号发生模块。其中本地信号处理模块能过测量DG的电压，得到频率 与相角信号；能量管理模块为DG分配功率；电流控制与口极信号发生模块用来控制分布式 电源的电流变换回路。如图1所示。
[0043] 本地信号处理模块采集分布