[发明专利]交直流混合的分布式能源系统测试平台场景控制切换方法

说明书

本发明涉及一种交直流混合的分布式能源系统测试平台场景控制切换方法，步骤为：(1)根据控制中心获取的PET以及所有换流站的静态数据和运行功率数据，进行场景切换判断，如果触发维持能力分析条件，则进行步骤2进行维护能力分析，否则返回场景切换判断；(2)根据负荷、BESS、DG以及所有换流站的运行功率数据的聚合等效值，计算BESS的微调指令，如果满足维持能力，则下发BESS的微调指令并返回场景切换判断，否则进行场景切换；(3)选择新主站，控制中心切换新主站的控制模式为定直流电压控制模式，PET切换为有功或无功功率控制模式，并计算下发PET的有功功率指令值，完成场景切换。

技术领域

本发明涉及一种交直流混合的分布式能源系统测试平台场景控制切换方法，属于再生能源技术领域。

背景技术

交直流混合的分布式可再生能源系统成为未来配电的一种重要形式。美国弗吉尼亚理工大学(Center for Power Electronics Systems，CPES)中心提出了基于交直流分层连接的楼宇配电系统，美国北卡罗来纳州立大学提出了400V直流/120V交流混合的(futurerenewable-electric energy-delivery and management system，FREEDM)系统；欧洲建立了基于交直流配电的通用灵活电力管理系统(universal and flexible power-management system,UNIFLX)。

电力电子变压器(Power electronic transformer，PET)具有电压等级变换以及电气隔离能力，能够实现潮流双向可控，在交直流混合系统中发挥着重要的电能控制作用，具有多种控制模式，通常用来控制直流网潮流，其结构如图1所示。含PET的交直流混合的分布式能源系统结构如图2所示，包括：交流系统、直流网以及PET及换流站；每个交流系统通过电力电子变压器或换流站接入直流网，多个交流系统通过直流网互联，其中所述直流网包括：负荷、分布式发电(Distributed generation，DG)单元如光伏、风电等，能量存储设备如蓄电池储能系统(Battery energy storage system，BESS)，以及直流线路和直流母线，直流线路连接PET及换流站的直流侧与直流母线，负荷、DG单元、BESS接入直流母线；

交直流混合的分布式能源系统中负责控制直流母线电压的设备被称为主站。正常运行中，PET负责控制直流母线电压，作为主站，在系统运行过程中承担整个直流网的稳定电压。

为了开展相应的稳态分析、故障分析、运行控制以及电能质量等方面的研究与验证工作，针对交直流混合的分布式能源系统的测试方案日益丰富，如数字仿真系统、动模实验装置以及数模混合测试系统等手段相继被应用。这些测试方案可提供模拟不同可再生能源波动等测试场景，以测试交直流系统动态性能、电能质量。也可以提供环网、手拉手环、放射互联、并供等不同的网络拓扑结构，以测试系统的集成性能。在这些测试场景中，运行控制和优化调度功能的测试尤为重要。

众所周知，交直流系统运行时，优化调度可以覆盖多种测试场景，如直流网对交流系统提供有功支持，以优化整体的有功潮流；或者直流网对交流系统提供无功支撑，以调节交流系统低电压时的母线电压，或者直流网对交流系统同时进行有功、无功的支援等，这些场景对于系统运行而言具有重要的功能测试应用价值。

与此同时，PET作为主站运行时，当其所连接的交流系统无功缺乏导致交流母线电压下降时，优化调度经计算后将给出PET的无功输出值，以支撑交流系统电压，同时PET作为主站仍自动均衡直流网的有功潮流。由于优化调度具有周期性特征，比如5分钟、15分钟或者1小时启动一次，那么在调度周期内，由于可再生能源的随机性波动，系统运行的工况可能发生变化，这样将导致原有测试场景切换至新的测试场景，如光伏满发，风力骤升等，此时PET与交流系统交互的有功功率也随着攀升，其视在功率将超过额定容量。此时需要启动新场景，通过直流网可控单元和其他可用换流站来协调，调整PET控制模式和有功出力，使得PET继续能够输出优化调度下达的无功输出，同时其与交流系统交互的有功功率也控制在可用的合理范围之内。