DCT互联的双极直流微电网线性潮流计算及电压优化控制方法

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直流微电网具有变换环节少、供电容量大、供电可靠性高等优势。分布式电源和直流型负荷接入电网容量逐年增加,为发挥直流微电网源荷高效匹配的优势,基于直流变压器(DC transformer,DCT)互联的多电压等级直流微电网已成为电网重要的发展趋势。DCT互联的双极直流微电网具有多供电回路、接地可靠等优点,但其网络拓扑复杂且潮流分布受柔性设备控制影响。此外,不同柔性设备对双极直流微电网电压偏差和不平衡的调节难以均衡。因此,为计及柔性设备控制对潮流计算的影响并实现双极直流微电网电压质量提升,本文针对DCT互联的双极直流微电网线性潮流计算及电压优化运行方法进行研究,具体工作如下:(1)建立了DCT互联的双极直流微电网不同柔性设备的稳态模型。首先计及双极DCT的拓扑结构与控制方式,建立其高低压侧电压、电流传递模型。其次,分析了不同拓扑结构下直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)的端口特性,推导了其端口电压电流方程。最后,建立了直流电力弹簧(DC electric spring,DCES)的稳态模型,分析了DCES对双极直流微电网潮流计算的影响。(2)提出了含多类型柔性设备的DCT互联的双极直流微电网线性潮流计算方法。首先通过恒功率负荷额定工作点处的泰勒级数展开建立了ZIP负荷线性化等效模型。其次,通过分解双极直流微电网络,提出双极直流微电网网络建模方法。最后,将前述建立的DCT、DCPFC、DCES的稳态潮流模转化为导纳矩阵、潮流方程及计算流程的修正,进而形成计及多类型柔性设备的线性潮流计算方法。最后,通过在Matlab/Simulink中搭建修改的IEEE14节点和33节点DCT互联的双极直流微电网算例,验证了所提算法的有效性与正确性。(3)提出了计及电压不平衡与偏差的DCT互联的双极直流微电网电压优化控制方法。首先建立了双极直流微电网电压不平衡及偏差评价指标,分析了源荷变化及柔性设备控制对电压不平衡及偏差的影响。在此基础上,考虑电压源型并网变换器(voltage source converter,VSC)与多类型柔性设备在电压质量提升上的作用,提出了含多类型柔性设备的双极直流微电网电压优化控制模型。所建立的模型以电压不平衡及偏差为优化目标,并以多类型柔性设备运行边界为约束,提出了基于多目标遗传算法的双极直流微电网电压优化控制求解流程。最后,通过修改的IEEE14节点算例验证了所提优化控制算法对电压不平衡与偏差的抑制效果。
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