[发明专利]一种新型直流微网群拓扑及其分散式功率协同控制方法

说明书

本发明公开了一种含储能子网的新型直流微网群拓扑结构及相应分散式功率协同控制方法，涉及直流输配电领域，该方法在传统直流微网群架构中增加单独的储能子网，设置不同母线电压等级的直流子网，以适应不同用电需求的直流负载接入，同时设计相应分散式功率协同控制策略，实现各个直流子网间功率协调互济，提升微网群系统运行稳定性。本发明所述控制方法无需额外通信设备，实现了子网间功率的灵活、公平且可控的分配，降低了功率协同控制的实现成本，其实现方法简便，手段灵活，电能质量能得到显著保证。

技术领域

本发明涉及直流输配电领域，具体涉及一种新型直流微网群拓扑及其分散式功率协同控制方法。

背景技术

微电网灵活集成区域内的新能源发电单元与负荷，可有效提升可再生能源利用率与系统运行可靠性，目前，微电网主要分为交流微电网、交直流混合微电网与直流微电网三种主要形式，随着数据中心、直流家用电器等新型直流负荷的快速发展，传统交流微电网受限于交直流转换环节，整体运行效率较低，与之相比，直流微电网控制策略更加简单，运行更加灵活高效，在智慧城市、工业园区等的建设中开始逐渐取代交流微电网，但目前单个直流微电网的容量有限，难以满足大量直流负荷的接入，应对新能源功率波动等突发情况的能力较弱，通过将区域内多个直流微电网互联，构成直流微网群，可以在最大程度上适应分布式新能源接入的动态特性，消纳大规模接入的直流负荷，传统的直流微网群内部子网电压等级相同，容量相近，对于目前工作电压在48V至750V的多种直流负载，适用范围受限且一定程度上降低了转换效率，然而，结构更加复杂的多电压等级直流微网群系统同时也为系统功率协同控制带来了巨大挑战，传统的集中式功率协同控制策略与分散式方法相比，缺少灵活性，无法适应多变的系统拓扑；另一方面，集中式方法的实现依赖于通信系统，增加了工程建设成本，并存在单点故障的风险，降低了系统运行的可靠性。基于以上分析，面对大容量、多电压等级直流负载，直流微网群拓扑需要进一步改进，随之直流微网群的多个层级都需要相应的稳定控制策略，在满足子系统内部正常运行的同时还需要实现子网间的供需互动，实现整个系统的高效可靠稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有直流微网群拓扑适用场景有限、子网间功率互动不足的问题，提供一种新型直流微网群拓扑结构及相应分散式功率协同控制方法，实现直流微网群多电压等级、子网间协调互济运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种直流微网群拓扑结构，包括公共直流母线、储能子网、多个直流子网，PCC连接点，具体如下：

所述公共直流母线，用于子网间功率互联，构建直流微网群骨架。

所述储能子网由直流微网群内部储能集中放置构成，包括多台储能单元与储能双向DC/DC换流器，所述储能单元通过所述储能双向DC/DC换流器连接至公共直流母线。在孤岛运行时维持公共母线电压，在并网运行时调节系统内部功率波动；

所述直流子网包括子网直流母线、子网互联变流器、至少一种直流负荷，所述直流负荷直接或间接通过一DC/DC变换器连接至所述子网直流母线；所述子网直流母线通过子网互联变流器连接至公共直流母线。其中，所述直流子网母线电压等级可依据使用场景灵活设置。

所述PCC连接点，在直流微网群并网运行时，通过AC/DC变换器，将公共直流母线与大电网相连。

进一步地，所述储能双向DC/DC换流器采用boost型DC/DC变换器。所述子网互联变流器采用buck型DC/DC变换器。

进一步地，所述直流子网还包括分布式发电单元，分布式发电单元直接或间接通过一DC/DC变换器连接至所述子网直流母线。

本发明进一步提供了一种分散式直流微网群功率协同控制方法，包括对储能双向DC/DC变换器和子网互联变流器的协同控制，具体如下：