[发明专利]一种含能量路由器的交直流网络潮流模型及求解方法

说明书

本发明公开了一种含能量路由器的交直流网络潮流模型及求解方法，首先根据能量路由器的拓扑结构对不同类型的端口进行稳态建模，然后根据端口的不同控制方式书写统一的控制方程，之后建立含有能量路由器的交直流网络潮流模型，最后通过本发明提出的改进统一潮流求解法求解该模型。本发明所提出的含有能量路由器的交直流网络潮流模型综合考虑了能量路由器的多种控制方式，满足交直流网络的运行要求，同时改进的统一潮流求解法能够快速、准确地求解该模型，能够对未来含有能量路由器的交直流网络的科学规划、经济调度及系统安全性分析提供一定的技术支持。

技术领域

本发明涉及一种含能量路由器的交直流网络潮流模型及求解方法。

背景技术

能源互联网是以电网为基础的能源互联网络。电网中的能量路由器是一种新型的电力电子变压器，能够在未来能源互联网的建设过程中替代传统的交流变压器实现交直流混合网络的互联，满足大量分布式电源的平等接入，是未来能源互联网建设的核心。准确地建立包含能量路由器的交直流网络潮流计算模型及快速求解混合网络潮流对交直流混合网络的合理规划、经济调度具有重要意义。

在建立、求解含有能量路由器的交直流网络潮流模型的过程中，一方面需要充分考虑能量路由器的控制方式，确保模型的通用性，另一方面需要考虑模型求解方法的效率，保证能够快速准确地求解交直流网络潮流解。目前求解交直流网络潮流解的方法包括迭代求解法和统一求解法。其中前者实现较易，但交直流网络之间的耦合变量增多时，易出现潮流解不收敛的情况；后者计及全部变量耦合关系，收敛性好，但计算雅克比矩阵元素所占内存较多。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种含能量路由器的交直流网络潮流模型及求解方法，本发明的模型综合考虑能量路由器的多种控制方式，适用交直流网络运行要求，同时基于本发明提出的改进统一潮流求解法求解该模型，能够快速、准确地求解含有能量路由器的交直流网络潮流模型，可为交直流网络的规划运行提供一定的技术支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含能量路由器的交直流网络潮流模型，包括能量路由器不同类型的端口的稳态计算模型，不同类型的端口至少包括高压侧和低压侧，高压侧和低压侧均包含交流端口和直流端口，两侧端口分别连接到对应侧公共直流母线，两条公共直流母线通过隔离变换器连接，隔离变换器稳态计算模型与直流端口模型相同，交流端口连接至交流节点，直流端口一次侧连接至能量路由器直流母线，二次侧连接至直流节点。

进一步的，当能量路由器含有若干个交流端口和若干个直流端口时，整体功率满足以下条件：

隔离变换器的运行损耗与隔离变换器注入高压直流母线和中压直流母线的功率的差值相等，且与所有端口的注入直流母线的有功功率以及注入能量路由器内部直流母线的功率之和相同。

基于上述模型的求解方法，包括以下步骤：

对能量路由器交直流端口的不同控制方式进行分类，在稳态下确定统一的端口控制方程；

考虑能量路由器的控制方程，建立含有能量路由器的交直流网络统一潮流计算模型；

对统一潮流求解方法进行改进，将网络潮流模型中能量路由器端口控制方程中控制量的实际值用其期望值替代，列写统一的雅克比矩阵，通过牛顿法迭代求解，利用改进的统一潮流求解方法求解该网络潮流解。

进一步的，能量路由器的交流端口控制方程包括交流节点的有功功率控制方程和无功功率控制方程，有功功率控制方程为：

交流端口节点的注入有功功率与有功功率期望值的差值和第一比例系数的乘积，以及该端口对应的能源路由器内部的直流母线电压和其期望值的差值与第二比例系数乘积相加，其和等于零。

无功功率控制方程为：