接纳分布式电源的一类柔性配电环网关键问题研究

A personalized parallel-in plan is propose for the need of high-proportion distributed generation paralleling in the distribution network. With the introduction of back-to-back convertor, the high-proportion parallel in of distributed generation is achieved.as well as the loop decoupling control and economical operation of the distribution network realized. According to the proposed plan, the following basic questions are extracted for studying: 1) the safe control strategy of Juxtaposed inverters with transformer isolated; 2) the customization theory and method of general converter interfaces; 3) the control strategy for uninterruptible power supply based on the extend function of converters; 4) the active control strategy for power supply quality using converters; 5) the power flow optimization and loss control strategy for flexible interlinked system. This subject is an exploratory research with the change of parallel-in mode as the breakthrough, and the function extension and decoupling and external characteristics customization as the main content. This new plan ask the power electronics interface between distributed generations and distribution network to extend from single function to dual functions, which are electricity transformation and network control. Offline, real time and physical simulations will be applied to ensure the convincingness of the results. Several key theory and technical problems of distributed generation parallel in the distribution network will be solved, and the ideas for developing smart power distribution equipment are enlightened.

为了化解分布式电源和配电网之间的不协调因素，提出了一类个性化接入方案，期望通过扩展功能的背靠背变流器，既实现分布式电源高比例接入，又实现配电网闭环解耦运行、主动控制和不间断供电。针对所提方案，凝练以下基础问题开展研究：①变压器耦合式多逆变器并列运行安全控制策略；②变流器整体接口特性的可定制理论与方法；③基于变流器扩展功能的不间断供电控制策略；④基于变流器的供电质量主动控制策略；⑤柔性环网的潮流优化和降损控制策略。本课题特点是以改变接入模式为突破口，以功能扩展、功能解耦和外特性定制为主要内容的探索性研究。新方案要求分布式电源与配电网之间的电力电子界面由单一功能扩展为双重功能，即电能转换功能和网控功能。项目研究过程将使用离线仿真、实时仿真和物理模拟试验等手段，使研究成果可靠可信。项目成果将解决分布式电源接入配电网的若干关键理论和技术问题，为智能配电装备研发做好理论准备。

由于分布式电源与配电网的良性互动与融合技术还不完善，不能确保配电网以较高的电能质量及可靠性供给高端工业用户。尤其当大量分布式能源列入规划并以电源形式接入配电网，可能会给配电网运行与控制造成许多不利影响。因此本项目针对配电网接纳分布式电源问题，开展各项研究。本项目首先提出一种新的分布式电源接入模式，让逆变器作为直流DGs提供接入口及多功能网控设备；一个是将新架构中的配电网转换为直流互联的解耦柔性环网。围绕该模式，开展了以下研究：1）研究变压器耦合式多逆变器并列运行控制策略.2）研究多角色变流器整体接口特性的可定制方法。3）研究柔性配电环网不间断供电控制策略。4）研究供电质量的主动控制策略。5）研究优化潮流和降损的控制策略。揭示了由并联逆变器控制策略和结构参数等多种因素形成的环流机理，通过优化逆变器参数和改进控制策略消除内部环流；提出了多台逆变器并联条件下由并网到自治模式的平滑过渡控制策略，实现了背靠背换流站和“手拉手”配电网的嵌入和融合；换流站外特性统一定制不受DGs形式和工况影响，实现了变流器电能转换和网络调节两项功能解耦，达到分布式电源“即插即用”和配网柔性化调节；在监测到配电网谐波超标时，随时起动有源滤波功能，抑制电网谐波；在监测到配电网出现三相不平衡时，即时启动变流器主动平衡化功能；有通道条件时，基于全线路信息实现最优潮流控制，降低线损率；无通道条件时，基于变流器就地信息实现次优化降损潮流控制；实现变流器系统自身的高效和经济运行。开发了柔性配电网中MMC的快速仿真模型，奠定了开展该领域工作的基础。开发了两电平变流器快速模型，仿真速度提升26倍，可以为快速仿真提供技术支持。所提出并验证有效的分布式新能源接入方案，对于新能源利用具有重要价值，促进能源转型，具有很好的社会效益和经济效益。