论文部分内容阅读
随着我国能源结构的战略性调整,配电网的源-荷发生了重大变革。在此背景下,作为平衡系统源-荷关系的中间者,配电网自身的配电技术也需要做出相应革新。其中,以直流作为新的电能汇集与供给形式的直流配电技术在近年来受到国内外学者的广泛关注。本文围绕柔性直流配网能量管理问题,从系统潮流建模、直流配网能量管理和交直流混合配网能量管理三个层面开展研究工作。其中,在直流配网能量管理中,针对高可靠性多源供电需求,分别研究两类典型拓扑的能量管理问题,即手拉手状直流配网能量管理和环状直流配网能量管理。具体研究工作如下: 1.针对直流固态断路器通态压降影响系统潮流的问题,提出一种考虑该压降的直流系统稳态潮流模型;针对直流配网电压无法直接调控的问题,提出一种考虑直流固态断路器通态压降的直流配网最优潮流模型;建立了基于Matlab-simulink仿真平台的直流配网仿真系统模型,通过稳态计算与暂态仿真的对比以及暂态仿真对于潮流调控指令的验证,说明所提出的潮流模型和最优潮流模型的有效性;最后基于稳态潮流计算,分析了直流固态断路器通态压降对不同电压等级直流配网潮流的影响。 2.针对手拉手状直流配网负荷与电源之间只有一条潮流通路的特点,设计了一种包含规划寻优和专家策略的多工况能量管理算法;针对不确定性源-荷发用电功率的随机波动影响,提出了一种多可控源混合协调控制方式,并说明其在手拉手拓扑和环状拓扑中的应用优势;最后开发了能量管理智能终端,在嵌入式系统中,采用多线程配合策略,实现混合协调控制方式与多工况能量管理算法的协作调控。在实际通讯环境中,基于包含多种二次设备的数模实验系统,对能量管理智能终端的能量管理效果进行在环实验测试。 3.针对环状直流配网源。荷间潮流通路较多的特点,考虑可控源以固定的调控指令响应不确定性源-荷的发用电功率变化,并在此过程中与环状系统潮流存在交互影响的问题,提出了一种基于多时间尺度协调策略的环状直流配网能量管理算法。算法包括运行点优化层和斜率优化层,实现了下垂控制单元的参考运行点和下垂斜率的协调优化;通过多时间尺度协调策略,使得调控指令可以同时兼顾长时间尺度的运行经济性和短时间尺度的运行可靠性。并且可以较为合理的应对间歇性新能源与不可控负荷的短时功率波动和长时间功率变化。此外在系统功率平衡无法得到满足的极端情况下,通过负荷管理策略保证系统的安全稳定运行和重要负荷的持续可靠供电。 4.针对交直流混合配网能量管理问题,提出一种VSC指令三层调控框架,采用VSC协调优化层补偿集中调控与本地控制在不确定性源-荷发用电功率影响下的调控误差。在此框架下,考虑基于模型的调控方法将受到新能源预测误差影响的问题,提出了一种基于无模型自适应控制技术的VSC协调优化调控方法;并且在数学上,证明了该调控方法的稳定性和收敛性。最后通过数值实验验证了上述数学证明推论,并且讨论了模型参数对于系统状态调控收敛性和经济性的影响。此外通过与基于模型的最优潮流调控方法的比较,说明了该方法对于间歇性新能源与不可控负荷的发用电功率持续变化具有更好的鲁棒性,可以减少由此所造成的系统状态越限问题;并且对于发生越限的情况,可以减轻越限问题的严重程度,使得越限状态更快恢复至可行域范围内。