Page 25 - 电力与能源2024年第二期
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赵   凯:柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法研究                                     165

                    [2]
                贡献 。                                             网中的核心部分,其主要负责汇集和分配电能,分
                    目前,关于配电网电压稳定性控制方法的研                          布式电源、负荷和储能设备等都需要通过直流母
                究已经取得了一些重要成果。文献[3]建立了光                           线接入系统。柔性直流配电网的分布式电源根据
                伏与储能系统之间的协调关系模型,实现了对可                            实际情况也有不同类型,包括光伏、风电等,其通
                再生能源的协调利用,该研究采用粒子群算法计                            过换流器接入直流母线,实现电能的并网,这些电
                                                                                                         [9]
                算分布式储能的荷电状态,并根据荷电状态进行                            源的出力变化也会对直流母线电压产生影响 。
                充放能判断,从而提升区域电网的电压稳定性,但                           负荷也是柔性直流配电网中的重要组成部分之
                是该方法没有考虑到导致电压波动的因素不唯一                            一,在分类上包括工业、商业和居民用电等。负荷
                的问题,不能实现多种状态下电压的快速收敛。                            的变动会导致电流和电压的变化,进而影响系统
                文献[4]应用灵敏度方法将非线性暂态优化问题                           的稳定性和电压质量。

                转化为线性规划问题,并协调光伏与储能共同参                                在上述基础上,对柔性直流配电网电压的传
                与暂态电压控制,但该方法未对柔性直流配电网                            递方式进行分析,其主要通过直流母线实现。分
                进行无功补偿,导致输出电压的波动幅度较大。                            布式电源通过换流器将电能注入直流母线,负荷
                文献[5]通过引入一致性增益系数改进一致性算                           则从直流母线获取电能          [10] 。通过控制换流器的触
                法,同时建立采样步长优化模型,降低通信延迟,                           发角和导通角,实现对输出电压和电流的控制。
                实现配电网分布式电压控制。文献[6]通过电路                               结合上述分析结果,柔性直流配电网模型可

                的 等 效 变 换 ,建 立 了 基 于 模 块 化 多 电 平 变 流 器           以表示如下:
               (MMC)拓扑的数学模型,并对 MMC 模块整体、                               C  du dc  =( u b_dc + u s_dc + u p_dc )- u a_dc  (1)
                相间及各个单元分别进行控制,实现直流电压的                                     dt
                                                                 式中 C——超级电容的容量参数;u dc——直流
                全局控制。文献[5]和文献[6]这两种方法尽管可
                                                                 母线电压参数; u b_dc——直流侧蓄电池电压参数,
                以有效减小电压波动的幅度,但很难完全消除所
                                                                 该参数一般情况下为定值,以柔性直流配电网的
                有的暂态电压波动,在极端情况下,如突发事件下
                                                                 初始设置结果为基准; u s_dc——超级电容电压参
                可能无法快速适应和抑制暂态电压的异常波动。
                                                                 数; u p_dc——分布式电源电压参数,该参数以客观
                    为此,本文提出一种柔性直流配电网暂态电
                                                                 环 境 状 态 的 实 际 情 况 为 基 准 进 行 周 期 性 波 动 ;
                压稳定性控制方法,并通过对比测试的方式,分析
                                                                 u a_dc——逆变器电压参数。
                验证所提出控制方法的实际应用效果。
                                                                     需要注意的是,发电机-母线轨迹灵敏度对柔
                1 暂态电压稳定性控制方法设计                                  性直流配电网暂态电压波动具有直接影响,当发
                                                                 电机出力发生变化时,会引起母线电压的波动,而
                1.1 柔性直流配电网模型构建
                                                                 这种波动的大小和速度均与发电机—母线轨迹灵
                    为了更加有效地对柔性直流配电网暂态电压
                                                                 敏度密切相关。因此,本文以发电机出力为基础,
                的稳定性进行控制,本文首先构建了柔性直流配
                                                                 在柔性直流配电网模型中引入了发电机—母线轨
                电网模型 。
                        [7]
                                                                 迹灵敏度指标参数        [11] 。其中,发电机-母线轨迹灵
                    在具体的构成上柔性直流配电网模型可分为
                                                                 敏度导向下的柔性直流配电网暂态电压发展情况
                4 个主要部分:电压源换流器、直流母线、分布式电
                                                                 可以表示如下:
                源以及负荷。其中,在柔性直流配电网中,电压源
                                                                               1  C  du dc  2   2
                换流器是核心设备之一,其主要负责实现电能的                                          2   dt  (U max - U min )
                                                                           η =      t                    (2)
                高效转换,并通过控制绝缘栅双极晶体管(IGBT)
                                                                                    ∫ I c u( t ) dt
                开关元件,使每个变换器可近似看成幅值和相位                                               0
                              [8]
                都可控的电压源 。直流母线则是柔性直流配电                            式中 η——柔性直流配电网发电机—母线轨迹
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