儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)正面臨著供電容量不足、用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性要求不斷提高、分布式電源接入等諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。柔性直流配電網(wǎng)在傳送容量、可控性、電能質(zhì)量和供電可靠性等層面具備比交流配電系統(tǒng)更加優(yōu)異的性能。柔性直流配電網(wǎng)已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注和研究。柔性直流配電網(wǎng)通過電壓源型換流器接入交流系統(tǒng)，其所聯(lián)接的交流系統(tǒng)等效阻抗較大，短路容量較小，因此柔性直流配電網(wǎng)與交流系統(tǒng)接口處的電壓會隨著兩者之間傳輸?shù)挠泄β驶蛘邿o功功率的變化而變化。較大的電壓波動會對交流系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，進而影響到柔性直流配電網(wǎng)的正常運行。柔性直流配電網(wǎng)內(nèi)部含有儲能系統(tǒng)，可通過控制儲能系統(tǒng)的輸出功率來改變?nèi)嵝灾绷髋潆娋W(wǎng)和交流系統(tǒng)之間傳輸?shù)挠泄β?，進而實現(xiàn)對接口處交流電壓的恒定控制，但是該方法對儲能系統(tǒng)的容量以及最大輸出功率具有很高的要求。由于電壓源型換流器能夠?qū)崿F(xiàn)無功功率的快速、靈活控制，可通過控制電壓源換流器的無功功率來調(diào)節(jié)接口處的交流電壓，但是換流器能提高的無功功率受到換流器容量的限制，當(dāng)換流器輸送的有功功率較大時，無功功率不足將失去調(diào)節(jié)交流電壓的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對單獨使用儲能系統(tǒng)調(diào)節(jié)交流電壓時對儲能系統(tǒng)容量和輸出功率要求較高的問題，以及單獨使用換流器無功功率調(diào)節(jié)交流電壓時因換流器容量限制導(dǎo)致無功不足的問題，提出一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法，本發(fā)明充分利用了儲能系統(tǒng)的容量和換流站快速調(diào)節(jié)無功功率的能力，將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)的電壓控制在額定值，保證交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，具備良好的經(jīng)濟性和有效性。
[0004]本發(fā)明提出一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0005](I)將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的額定值與實際測量值二者之間的差值經(jīng)過PI控制器生成定直流電壓換流站的無功功率指令Qraf;定直流電壓換流站按照該無功功率指令運行，調(diào)節(jié)配網(wǎng)交流側(cè)電壓；
[0006](2)(受換流站容量的限制，步驟(I)中的無功功率指令可能會超出無功功率的運行范圍，該范圍與換流站傳輸?shù)挠泄β视嘘P(guān)。)通過實際測量采集柔性直流配電網(wǎng)中定直流電壓換流站傳輸?shù)挠泄β蔖 ;
[0007](3)判斷定直流電壓換流站的有功功率P是否超過換流站容量S的90% ;若P<90% *S，則執(zhí)行步驟(4) ;gP彡90% *S，則執(zhí)行步驟(5);
[0008](4)儲能系統(tǒng)技照初始功率指令Pbattl^f運燈;
[0009](5)在儲能系統(tǒng)的初始功率指令的基礎(chǔ)上增加一個附加功率指令Δ Pbattref，a Pbattref= 10 % *S，得到儲能系統(tǒng)新的功率指令P battref+ Δ Pbattraf;儲能系統(tǒng)按照功率指令Pbattref+ Δ Pbattorf運行；等待下一個采樣周期到來，轉(zhuǎn)步驟⑵。(增加Δ P battraf之后，定直流電壓換流站的有功功率P將會減小到換流站容量的90%之內(nèi)，定直流電壓換流站無功功率的運行范圍擴大，步驟(I)中生成的無功功率指令在任何情況下都能確保在無功功率的運行范圍之內(nèi)，換流站按該無功功率指令運行就能實現(xiàn)交流電壓的恒定控制。)
[0010]本發(fā)明提出采用儲能系統(tǒng)配合換流站的無功協(xié)調(diào)控制來調(diào)節(jié)柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)的電壓，當(dāng)定電壓換流站的有功率超過換流站容量的90%時，在儲能系統(tǒng)原有的功率指令基礎(chǔ)上增加一個附加的功率指令，該值為換流站容量的10 %，換流站的有功功率將會減小到容量的90%以內(nèi)，換流站將能提供充足的無功功率來實現(xiàn)交流電壓的恒定控制。本發(fā)明充分利用了儲能系統(tǒng)的容量和換流站快速調(diào)節(jié)無功功率的能力，將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)的電壓控制在額定值，保證交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具備良好的經(jīng)濟性和有效性。
【附圖說明】
[0011]圖1為儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓方法的控制原理圖；
[0012]圖2為定直流電壓換流站的有功功率波形圖；
[0013]圖3為定直流電壓換流站的無功功率波形圖；
[0014]圖4為定直流電壓換流站交流側(cè)電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明提出的一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0016](I)將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的額定值與實際測量值二者之間的差值經(jīng)過PI控制器生成定直流電壓換流站的無功功率指令Qraf;定直流電壓換流站按照該無功功率指令運行，調(diào)節(jié)配網(wǎng)交流側(cè)電壓；
[0017](2)(受換流站容量的限制，步驟(I)中的無功功率指令可能會超出無功功率的運行范圍，該范圍與換流站傳輸?shù)挠泄β视嘘P(guān)。)通過實際測量采集柔性直流配電網(wǎng)中定直流電壓換流站傳輸?shù)挠泄β蔖 ;
[0018](3)判斷定直流電壓換流站的有功功率P是否超過換流站容量S的90% ;若P<90% *S，則執(zhí)行步驟(4) ;gP彡90% *S，則執(zhí)行步驟(5);
[0019](4)儲能系統(tǒng)技照初始功率指令Pbattl^f運燈;
[0020](5)在儲能系統(tǒng)的初始功率指令的基礎(chǔ)上增加一個附加功率指令Δ Pbattref，A Pbattref= 10 % *S，得到儲能系統(tǒng)新的功率指令P battref+ Δ Pbattraf;儲能系統(tǒng)按照功率指令Pbattref+ Δ Pbattorf運行；等待下一個采樣周期到來，轉(zhuǎn)步驟⑵。(增加Δ P battraf之后，定直流電壓換流站的有功功率P將會減小到換流站容量的90%之內(nèi)，定直流電壓換流站無功功率的運行范圍擴大，步驟(I)中生成的無功功率指令在任何情況下都能確保在無功功率的運行范圍之內(nèi)，換流站按該無功功率指令運行就能實現(xiàn)交流電壓的恒定控制。)
[0021]本發(fā)明方法的控制原理如圖1所示，將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的額定值1kV與實際測量值Va。二者之間的差值經(jīng)過PI控制器得到定直流電壓換流站的無功功率指令Qraf，換流站按該無功功率指令運行可調(diào)節(jié)配網(wǎng)交流側(cè)電壓。若該無功功率指令超出換流站無功功率的運行范圍，交流側(cè)電壓將不能實現(xiàn)恒定控制。無功功率的運行范圍受到換流站的容量的限制，跟有功功率有關(guān)，在換流站容量一定的情況下，有功功率越小，無功功率的運行范圍就越大。因此通過改變儲能系統(tǒng)的輸出功率來減小換流站輸出的有功功率，從而增大無功功率的運行范圍。當(dāng)換流站的有功功率在換流站容量的90%以內(nèi)時，實現(xiàn)交流電壓恒定控制的無功功率指令在任何情況下都不會超出無功功率的運行范圍。因此圖1中對定直流電壓換流站的有功功率P進行測量并判斷是否超過換流站容量的90 %，若超過，給儲能系統(tǒng)一個附加的功率指令A(yù) Pbattraf，該指令為換流站容量的10%，儲能系統(tǒng)按新的功率指令Pbattraf+A Pbattraf運行后，換流站的有功功率將會降低到容量的90%以內(nèi)。
[0022]實施例
[0023]本發(fā)明方法針對一個兩端手拉手結(jié)構(gòu)的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)進行說明。換流站的容量S = 15MVA，換流站容量的90%即為13.5麗；交流側(cè)線電壓有效值控制目標(biāo)為1kV ;儲能系統(tǒng)初始功率指令A(yù)Pbatttef= 0，APbattref= 1.5MW ;系統(tǒng)運行時間為24h。
[0024]按照本發(fā)明提出的方法按步驟運行，得到的結(jié)果說明如下:圖2波形顯示，在12:00至16:00之間換流站的初始有功率超過13.5MW，采用本發(fā)明提出的方法之后，通過給儲能系統(tǒng)一個附加的功率指令1.5MW之后，換流站的有功功率降到13.5Mff(換流站容量的90% )以內(nèi)，在后續(xù)有功功率超過13.5MW的時刻，應(yīng)用本發(fā)明所提出的方法，換流站的有功功率同樣下降到13.5MW(換流站容量的90% )以內(nèi)。圖3波形顯示換流站提供的無功功率始終在其運行范圍之內(nèi)，圖4波形顯示使用本發(fā)明采用的方法之后交流側(cè)電壓能被恒定控制在額定值10kV。
【主權(quán)項】
1.一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的額定值與實際測量值二者之間的差值經(jīng)過PI控制器生成定直流電壓換流站的無功功率指令Qraf;定直流電壓換流站按照該無功功率指令運行，調(diào)節(jié)配網(wǎng)交流側(cè)電壓； (2)實時測量采集柔性直流配電網(wǎng)中定直流電壓換流站傳輸?shù)挠泄β蔖; (3)判斷定直流電壓換流站的有功功率P是否超過換流站容量S的90%;若P〈90%*S，則執(zhí)行步驟(4);若P彡90% *S，則執(zhí)行步驟(5); (4)儲能系統(tǒng)按照初始功率指令Pbattraf運行； (5)在儲能系統(tǒng)的初始功率指令Pbattraf的基礎(chǔ)上增加一個附加功率指令ΔP battref，A Pbattref= 10 % *S，得到儲能系統(tǒng)新的功率指令P battref+ Δ Pbattraf;儲能系統(tǒng)按照功率指令Pbattraf+Δ Pbattraf運行；等待下一個采樣周期到來，轉(zhuǎn)步驟(2)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲能配合換流站控制柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的方法，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)電壓的額定值與實測值之間的差值經(jīng)過PI控制器生成定直流電壓換流站的無功功率指令，換流站按照該無功功率指令運行，調(diào)節(jié)配網(wǎng)交流側(cè)電壓；測量采集定直流電壓換流站傳輸?shù)挠泄β剩慌袛嘤泄β适欠癯^換流站容量的90％；若不是，儲能系統(tǒng)按初始功率指令運行；若是，給儲能系統(tǒng)一個附加的功率指令，其值為換流站容量的10％，儲能系統(tǒng)按新的功率指令運行。本發(fā)明充分利用了儲能系統(tǒng)的容量和換流站快速調(diào)節(jié)無功功率的能力，將柔性直流配電網(wǎng)交流側(cè)的電壓控制在額定值，保證交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，具備良好的經(jīng)濟性和有效性。
【IPC分類】H02J3/16, H02J3/36
【公開號】CN105006831
【申請?zhí)枴緾N201510413584
【發(fā)明人】李巖, 趙宇明, 袁志昌, 許樹楷, 劉國偉, 張海波, 李巍巍, 姚森敬
【申請人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 深圳供電局有限公司, 清華大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月14日