[发明专利]一种环状交直流混合微电网系统的多模式协调控制方法

权利要求书

1.一种环状交直流混合微电网系统的多模式协调控制方法，其特征在于，所述环状交直流混合微电网系统由交流侧和直流侧通过两个交直流双向换流器组成环网结构，其中，交流侧和直流侧分别为辐射型网络；在所述环状交直流混合微电网系统中，中压交流母线的电压等级为10kV，中压直流母线的电压等级为±1.5kV，交流侧与大电网相连接，包含风力发电机、微型燃气轮机、交流负荷和交流侧储能系统，分布式电源与负荷通过交流变压器与中压交流母线相连接；直流侧包含光伏发电系统、直流负荷和直流侧储能系统，分布式电源与负荷通过直流变压器与中压直流母线相连接；

所述环状交直流混合微电网采用分层控制架构，包括本地控制和上层控制；在本地控制中，设备控制层根据直流母线电压与交流侧频率的变化协调各个换流器切换至不同控制策略，自动协调各端换流器的工作模式，并将监测的直流母线电压、交流侧频率以及微电网运行状态参数上传至上层决策系统；在上层控制中，能量管理系统中的中央控制器(MGCC)对交直流混合微电网内各单元进行统一监视和控制；

当交直流混合微电网在孤岛运行时，所述微型燃气轮机作为主电源为交直流混合微电网提供稳定的电压和频率，所述本地控制监测中压直流母线电压U_dc与交流侧频率f，并将所述控制策略分为四种运行模式：

模式1：系统正常运行时，所述微型燃气轮机作为主电源采用P-f，Q-U下垂控制稳定交流侧的电压和频率，直流侧两端的双向换流器采用功率-电压的下垂控制稳定中压直流母线电压，所述风力发电机与光伏发电系统工作在最大功率跟踪模式以充分利用可再生能源，交直流两侧储能系统采用定功率控制，功率参考值由所述上层控制确定，微电网的能量管理系统将储能的充放电功率和荷电状态维持在正常范围内；

模式2：当直流侧中压直流母线电压值越限，即电压波动大于±0.02U_dc，但交流侧频率稳定时，双向换流器达到下垂控制传输功率的限值，直流侧的本地控制监测到中压直流母线电压越限时，直流侧储能切换至功率-电压的下垂控制来稳定中压直流母线电压，混合微电网的能量管理系统监测直流侧储能的荷电状态与充放电功率，当直流侧储能的荷电量较低或放电功率较大时，直流侧功率缺额严重，此时直流侧两端的双向换流器切换至定功率控制，向直流侧补充缺额的功率；当直流侧储能荷电量较高或充电功率过大时，直流侧功率过剩严重，能量管理系统下发控制指令，将光伏切换至降功率运行状态，减少直流侧发电功率；

模式3：当交流侧频率越限，即频率波动大于±0.2HZ，但直流侧中压直流母线电压稳定，交流侧本地控制监测到频率越限，交流侧储能切换至P-f，Q-U的下垂控制，当交流侧频率超过上限时，交流侧储能充电以消纳交流侧过剩的功率，当交流侧频率低于下限时，交流侧储能放电以补充交流侧缺额的功率，混合微电网的能量管理系统监测交流侧储能的荷电状态和充放电功率，当交流侧储能的荷电状态较低或放电功率较大时，交流侧功率缺额严重，此时提高直流侧储能的放电功率，由于直流侧两端的双向换流器采用功率-电压下垂控制，当增加直流侧储能的放电功率时，中压直流母线电压升高，双向换流器由直流侧向交流侧传输功率，此时直流侧的剩余功率可以补充交流侧缺额的功率；当交流侧储能的荷电状态较高或充电功率过大时，交流侧功率过剩严重，能量管理系统下发控制指令，调节风力发电机桨距角，将风机切换至降功率运行；

模式4分为以下情况：

a)当直流侧中压直流母线电压高于1.02U_dc，且交流侧频率高于50.2HZ时，混合微电网内的风光资源丰富，可再生能源发电充足，考虑将微燃机退出运行，此时交流侧储能切换至P-f，Q-U的下垂控制稳定交流侧的电压和频率，直流侧储能切换至功率-电压下垂控制稳定中压直流母线电压；

b)当直流侧中压直流母线电压高于1.02U_dc，且交流侧频率低于49.8HZ时，混合微电网内直流侧功率过剩严重，交流侧功率缺额严重，此时直流侧储能切换至功率-电压下垂控制稳定中压直流母线电压，交流侧储能切换至P-f，Q-U的下垂控制稳定交流侧电压和频率，直流侧两端的双向换流器切换至定功率控制，接受上层控制下发的功率控制指令，由直流侧向交流侧输送功率，维持交直流两侧的功率平衡；

c)当直流侧中压直流母线电压低于0.98U_dc，且交流侧频率高于50.2HZ时，混合微电网内直流侧功率缺额严重，交流侧功率过剩严重，此时使直流侧储能和交流侧储能分别维持中压直流母线电压与交流侧频率，直流侧两端的双向换流器由交流侧向直流侧输送功率；

d)当直流侧中压直流母线电压低于0.98U_dc，且交流侧频率低于49.8HZ时，此时混合微电网中发电功率已经不足，按照负荷的优先级切除部分负荷。