一种直流配电网直流电压的调节方法技术

一种直流配电网直流电压的调节方法，所述方法针对包含多种分布式电源及储能装置的直流配电网，将直流母线电压偏离额定值的程度划分为轻度偏离、中度偏离和重度偏离三个等级，在三个等级下分别采用主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式对直流母线电压进行调节，主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能装置按下垂特性调节直流母线电压，紧急调压模式通过使分布式电源降功率运行和负荷减载来调节直流母线电压。本发明专利技术根据直流电压偏差的大小采用不同的调压模式来控制直流配电网的直流母线电压，各种调压模式之间可以平滑切换，实现了直流电压的分散自律控制并保证了直流电压的稳定，从而确保了直流配电网在多种工况下的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于调节直流配电网直流电压的方法，可在各种工况下维持直流配电网的稳定运行，属电力

技术介绍
当前，因常规能源日益紧缺，环境问题越发严重，以风能、光能等可再生能源为主的分布式新能源发电方式得到了人们的广泛重视和应用。在分布式新能源接入方面，传统的交流配电系统存在一定的劣势，而直流配电系统能够缓解大电网与分布式电源之间的矛盾，并可充分实现分布式电源的效益。相比于传统的交流配电网，直流配电网可省去大量的DC/AC环节，结构简单且效率更高。此外，直流配电网还具有输送容量大、线路成本低、电能质量高、可控性及可靠性高等优势，因此成为未来配电网发展的趋势。与交流系统不同，直流系统没有频率和无功，直流电压成为衡量直流网络内功率平衡的唯一指标。通常具有较大功率容量的联网换流器被选为直流配电网的调压单元，负责控制直流母线电压的稳定。但是当交流主网发生故障导致联网换流器的交换功率受限时，直流网络内功率不平衡，配电系统就会因直流母线电压持续升高或降低而崩溃。现有的直流配电网一般都是采用仅适用于部分工况的单一控制策略，在主网故障、分布式电源出力波动以及负荷扰动等工况下，无法保证直流配电网的稳定运行，因此进一步探索成熟且通用性强的控制策略是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种直流配电网直流电压的调节方法，以确保直流配电网在各种工况下稳定运行。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种直流配电网直流电压的调节方法，所述方法针对包含风力发电装置、光伏发电装置在内的多种分布式电源及储能装置的直流配电网，将直流母线电压偏离额定值的程度划分为轻度偏离、中度偏离和重度偏离三个等级，在三个等级下分别采用主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式对直流母线电压进行调节，主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能装置按下垂特性调节直流母线电压，紧急调压模式通过使分布式电源降功率运行和负荷减载来调节直流母线电压。上述直流配电网直流电压的调节方法，直流母线电压轻度偏离其额定值时采用的主调压模式为：联网换流器按下垂特性调节直流母线电压，下垂特性曲线为：式中：Udc_Grid为联网换流器直流网络侧电压，PGrid为联网换流器输出功率，U*dc_Grid、kg分别表示联网换流器下垂特性曲线的截距和斜率，此时储能装置处于备用状态或以某一恒定功率进行充放电，风力发电装置和光伏发电装置进行最大功率跟踪(maximumpowerpointtracking，MPPT)，不对负荷进行减载控制。上述直流配电网直流电压的调节方法，直流母线电压中度偏离其额定值时采用的后备调压模式为：储能装置按下垂特性调节直流母线电压，下垂特性曲线为式中，Udc_BES为蓄电池直流网络侧电压，PBES为蓄电池充放电功率，U*dc_BES、kb分别表示蓄电池下垂特性曲线的截距和斜率，此时风力发电装置和光伏发电装置处于最大功率跟踪(MPPT)状态，不对负荷进行减载控制。上述直流配电网直流电压的调节方法，直流母线电压重度偏离其额定值时采用的紧急调压模式为：风力发电装置降功率运行、切除光伏发电装置中的部分光伏电池板或对负荷进行减载控制。上述直流配电网直流电压的调节方法，对负荷进行减载操作时，重要性等级低的负荷优先被切除。上述直流配电网直流电压的调节方法，直流母线电压偏离额定值程度的等级划分方法为：轻度偏离对应的电压偏差介于±0.02pu(标幺值)之间；中度偏离对应的电压偏差介于0.02pu与0.05pu或-0.02pu与-0.05pu之间；重度偏离对应的电压偏差介于0.05pu与0.1pu或-0.05pu与-0.1pu之间。上述直流配电网直流电压的调节方法，当直流母线电压偏差介于0.05pu与UWT_PV-1pu之间时(UWT_PV为风机降功率与光伏电池板切除之间的电压阈值)，风机降功率运行，其降功率曲线为：式中，Udc_WT为风机直流网络侧电压，ΔPWT为风机减发的功率，U*dc_WT、kwt分别表示风机降功率曲线的截距和斜率；当直流母线电压偏差介于UWT_PV-1pu与0.1pu之间时，逐个切除光伏发电装置中的可切除电池板；当直流母线电压偏差介于-0.05pu与-0.1pu之间时，对负荷进行减载操作。本专利技术根据直流电压偏差的大小采用不同的调压模式来控制含多种分布式电源的直流配电网的直流母线电压，各种调压模式之间可以平滑切换，实现了直流电压的分散自律控制并保证了直流电压的稳定，从而确保了直流配电网在多种工况下的安全稳定运行。附图说明图1为含多种分布式电源的环状直流配电网的结构图；图2为联网换流器的“直流电压-有功功率”下垂特性曲线；图3为储能蓄电池的“直流电压-有功功率”下垂特性曲线；图4为风机降功率、光伏电池板切除以及负荷减载三种紧急调压措施的特性曲线；图5是联网换流器从直流网络吸收的功率受限，直流配电网在传统控制算法下的运行结果；图6是联网换流器向直流网络注入的功率受限，直流配电网在传统控制算法下的运行结果；图7是联网换流器从直流网络吸收的功率受限，直流配电网在本专利技术下通过风机降功率、光伏电池板切除来调节直流母线电压的运行结果；图8是联网换流器向直流网络注入的功率受限，直流配电网利用本专利技术通过负荷减载来调节直流母线电压的运行结果。图中和文中各符号为：PGrid为联网换流器输出功率，PL_ac为交流负荷功率，PL_dc为直流负荷功率，PPV为光伏发电功率，PWT为风机发电功率，PBES为蓄电池充放电功率，PMSG为永磁同步发电机组，G-VSC为交流主网侧电压源型换流器(简称联网换流器)，L-VSC为交流负荷侧电压源型换流器，L-DC为直流负荷侧升压或降压斩波换流器，PV-DC为光伏侧升压斩波换流器，W-VSC为风机侧电压源型换流器，B-DC为蓄电池侧双向斩波换流器，PLoad为交直流负荷功率之和，Udc_Grid为联网换流器直流网络侧电压，U*dc_Grid为联网换流器下垂特性曲线的截距，kg为联网换流器下垂特性曲线的斜率，PGrid_min为联网换流器输出功率的最小值，PGrid_max为联网换流器输出功率的最大值，Udc_BES为蓄电池直流网络侧电压，U*dc_BES为蓄电池下垂特性曲线的截距，kb为蓄电池下垂特性曲线的斜率，PBES_min为B-DC换流器输出功率的最小值，PBES_max为B-DC换流器输出功率的最大值，UWT_PV为风机降功率与光伏电池板切除之间的电压阈值，Udc_WT为风机直流网络侧电压，ΔPWT为风机减发的功率，U*dc_WT为风机降功率曲线的截距，kwt为风机降功率曲线的斜率，ΔPWT_max为风机可减发的最大功率，PV1、PV2、…、PVm为m组可切除的光伏电池板，UPV_1、UPV_2、…、UPV_m为与m组可切除的光伏电池板相对应的电压阈值，Udc_PV为光伏直流网络侧电压，ΔPPV为切除的光伏功率，ΔPPV_max为最大可切除的光伏功率，L1、L2、…、Ln为n组负荷(包括交流负荷和直流负荷)，ULoad_1、ULoad_2、…、ULoad_n为与n组负荷相对应的电压阈值，Udc_acL为交流负荷直流网络侧电压，Udc_dcL为直流负荷直流网络侧电压，Udc_Load为负荷直流网络侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流配电网直流电压的调节方法，其特征是，所述方法针对包含风力发电装置、光伏发电装置在内的多种分布式电源及储能装置的直流配电网，将直流母线电压偏离额定值的程度划分为轻度偏离、中度偏离和重度偏离三个等级，在三个等级下分别采用主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式对直流母线电压进行调节，主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能装置按下垂特性调节直流母线电压，紧急调压模式通过使分布式电源降功率运行和负荷减载来调节直流母线电压。

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网直流电压的调节方法，其特征是，所述方法针对包含风力发电装置、光伏发电装置在内的多种分布式电源及储能装置的直流配电网，将直流母线电压偏离额定值的程度划分为轻度偏离、中度偏离和重度偏离三个等级，在三个等级下分别采用主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式对直流母线电压进行调节，主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能装置按下垂特性调节直流母线电压，紧急调压模式通过使分布式电源降功率运行和负荷减载来调节直流母线电压。2.根据权利要求1所述的一种直流配电网直流电压的调节方法，其特征是，直流母线电压轻度偏离其额定值时采用的主调压模式为：联网换流器按下垂特性调节直流母线电压，下垂特性曲线为：Udc_Grid=Udc_Grid*-kgPGrid]]>式中：Udc_Grid为联网换流器直流网络侧电压，PGrid为联网换流器输出功率，U*dc_Grid、kg分别表示联网换流器下垂特性曲线的截距和斜率，此时储能装置处于备用状态或以某一恒定功率进行充放电，风力发电装置和光伏发电装置进行最大功率跟踪，不对负荷进行减载控制。3.根据权利要求1或2所述的一种直流配电网直流电压的调节方法，其特征是，直流母线电压中度偏离其额定值时采用的后备调压模式为：储能装置按下垂特性调节直流母线电压，下垂特性曲线为Udc_BES=Udc_BES*-kbPBES]]>式中，Udc_BES为蓄电池直流网络侧电压，PBES为蓄电池充放电功率，U*dc_BES、kb分别表示蓄电池下垂特性曲线的截距和斜率，此时风力发电装置和光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟建辉，王琛，王毅，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13