交直流混合配电系统分布式协调控制策略与能量管理机制研究

With the rapid development of distributed generations and dc loads, hybrid ac/dc distribution system is the future development trend. Recent researches focus on hybrid ac/dc microgrid, but relevant operation mechanism for the more complicated hybrid ac/dc distribution network is lack. In this project aim at the operation and control mechanism of hybrid ac/dc distribution system, the following key technologies are studied.1) Based on typical power supply structure and operation mode of hybrid ac/dc distribution system, centralized and distributed hierarchical control structure is used to realize the efficient operation of hybrid distribution system. 2) From the point of view of dynamic voltage stability and small signal stability, impedance analysis method is used to analyze voltage stability of hybrid ac/dc distribution system, that could provide the basis for the safe and stable operation of the power electronics dominated hybrid ac/dc distribution system. 3) Based on hierarchical control structure, multi-time scale power management and coordination control strategy is used to implement power interaction and high efficient operation of hybrid ac/dc distribution system. From above researches we could establish the optimal operation model and obtain distributed coordinated control strategy and find energy interactive management mechanism of hybrid ac/dc distribution system. This project will provide a new method for optimal operation and management of hybrid ac/dc distribution system and it will also push the mass application and development of hybrid ac/dc distribution power system.

随着分布式电源及直流负荷的快速发展，交直流混合配电是未来发展的趋势。目前的研究主要集中在交直流混合微网层面，而对于更复杂的交直流混合配网相关运行机制还缺乏深入研究。本项目针对交直流混合配电系统的运行和管理机制，重点研究以下几个关键问题：1）基于交直流混合配网典型供电结构和运行模式，采用集中与分布式相集合的分层控制结构，研究混合供电系统的运行控制方法；2）从电压动态稳定和小信号稳定角度，采用阻抗分析等方法研究交直流混合配网的稳定性，为电力电子化的交直流混合系统安全稳定运行提供基础；3）基于分层控制结构，采用多时间尺度的能源管理与协调控制策略，实现交直流混合系统的能量互动与高效运行。通过研究建立交直流混合配网优化运行模型，获得交直流混合配网协调控制策略，明确能量互动管理机制。本项目的开展将为交直流混合配网的优化运行和管控提供新的方法，也将推动交直流混合配电的大规模应用与发展。

本项目针对分布式电源接入交直流混合配网的运行与控制问题，从可再生能源的最大化消纳和混合系统的可靠稳定运行角度，研究大规模分布式电源接入与即插即用等多模式运行下的系统稳定性分析方法、交直流配网多时间尺度分布式协调与能量互动机制等关键技术。通过4年的深入研究：1）建立分布式电源接入配电网的非线性频域稳定性分析理论，提出了分布式阻抗稳定性判据，解决了大规模分布式电源即插即用模式下的稳定性难题；2）提出了电力电子化有源配电网恒变比控制的交直流无缝连接组网方法，研发了新型双向AC/DC、DC/DC互联变流器，实现了交直流系统的无缝连接与组网；3)提出了基于恒变比控制DC/DC及AC/DC互联的交直流混合配电系统全局分散式协调控制方法，实现了电压源及储能的全局互动支撑；4）提出了交直流混合系统源网荷储多时间尺度能量协调与管理方法，提升了电能质量与可再生能源消纳能力。. 项目研究相关成果发表SCI论文13篇，EI论文6篇，核心论文4篇，授权发明专利15项，其中美国发明专利1项，获得软件著作权3项。以项目研究成果为核心支撑申请并获得省部级一、二等奖各1项。