直流微电网含负荷功率自动分配控制方法_马勇.pdf
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1、直流微电网含负荷功率自动分配控制方法马勇(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司,新疆 乌鲁木齐 )摘要:为了降低直流微电网含负荷功率自动分配波动,提高直流微电网含负荷功率自动分配控制稳定性,设计了新的直流微电网含负荷功率自动分配方法,首先构建了直流微电网运行模型,然后设计了直流微电网含负荷功率自动分配控制算法,最后计算了直流微电网负荷分配参数,从而实现了直流微电网含负荷功率自动分配。实验结果表明,设计的直流微电网含负荷功率自动分配控制方法的自动分配波动较小,具有稳定性,有一定的应用价值,可以作为后续直流微电网优化的参考。关键词:直流微电网;负荷功率;自动分配;控制方法中图分类号:(,):,:
2、;收稿日期:作者简介:马勇(),高级工程师,研究方向为电气系统设计等。引言为了解决日渐严峻的能源问题,我国逐渐开始重视新能源的有效使用,直流微电网是一种先进的电力系统,能使用可再生清洁能源完成电力输送,可以有效降低能源损耗,避免能源污染加剧。研究表明,目前我国现存的直流微电网大多使用光能源、风力能源等进行储能,并与相关的电力设备连接完成送电,且经过长期的发展,我国的直流微电网结构越来越复杂,灵活性也越来越高,但经过长时间使用发现,直流微电网在进行负荷分配时往往会受到谐波污染,造成较高的分配波动,不利于直流微电网的稳定,因此需要设计一种新的直流微电网含负荷功率自动分配方法。在 年,美国相关研究中
3、心就提出了使用直流微电网作为可靠电源进行供电。随着电力技术的完善,直流微电网在我国也逐渐普及。在 年,由上海电力公司搭建的直流微电网电力系统正式投入使用,并取得了一定的成效,但在直流微电网的长期使用过程中发现,传统的直流微电网负荷自动分配方法经常受谐波影响出现负荷分配波动,导致其运行失稳,因此本文设计了一种新的直流微电网含负荷功率自动分配控制方法,以期提高直流微电网含负荷功率自动分配控制的稳定性,为后续直流微电网维护提供参考。控制方法设计 构建直流微电网运行模型直流微电网主要由几个基础部分组成,负荷会经过相应的结构进行变换完成分配。为了保证直流微电网含负荷功率分配的有效性,本文构建了直流微电网
4、运行模型,如图所示。图直流微电网运行模型由图可知,直流微电网主要由分布式电源、储能中电力自动化电工技术 心、用电负荷组成,可以通过分布式电源协调运行。本文设计的方法建立了 ,分析了直流微电网的运行特性,以提高其控制稳定性。直流微电网工作过程中经常会受到输出电流的影响,产生不必要的波动,因此需要将直流微电网的实际运行状态与理想化参数结合,设计运行输出电流计算公式。()()式中,为光能电流;为运行常数;为负荷总量;为温度参考值。结合运行输出电流可以进一步分析,绘制电压电流变化曲线。结果表明,随着外界光照强度的增加,内部输出电流也会逐渐下降,存在一个输出功率极值,因此可以结合该输出功率极值设计运行控
5、制策略。本文使用恒定电压法进行控制,首先计算直流微电网运行过程中最大输出功率点,然后排除影响输出功率的因素,最后降低外界环境可能给控制造成的影响,设置控制范围,完成有效的运行控制。功率电压输出参数的计算式为:()式中,为平均功率;为平均电压;为实际输出电压;为初始电压。由于直流微电网运行过程中,功率电压输出参数会随着直流微电网转换强度而变化,因此在分配前需要进行负荷调整,降低分配难度。设计直流微电网含负荷功率自动分配控制算法结合图运行模型,进一步分析负荷功率。实验发现,每个直流微电网内部都含有一个核心储能设备,该储能设备可以不断进行储能转换,实现长期供电,该储能设备负荷计算式为:()式中,为受
6、控电源;为内阻;为核心参数。使用式()进行分配前需要满足几个原则:首先,要保证直流配电网内部的充放电内阻恒定;其次,需要保证分配电荷一致;最后,需要结合微电网电源特性进行计算,尽量降低计算误差。直流微电网在工作过程中不断进行电流电压转换,自动完成负荷分配,但随着含负荷功率总量的增加,在转换过程中会产生较大的波动。本文设计的自动分配方法使用下垂控制策略进行负荷分配,有效地降低了分配负担,增加了分配精度。结合微电网的实际结构可以判断各个模式下的运行关系,下垂控制表达式为:()式中,为公共电压;为公共负荷;为核心功率。通过对直流微电网的运行状态进行检验可知,运行过程中存在部分线路阻抗,需要计算公共母
7、线电压 :()式中,为组输出电压;为线路阻抗。将式()、式()进行合并,可以计算直流微电网的运行时的下垂控制偏差:()()式中,为负荷下垂系数。计算出下垂控制偏差后,可以排除阻抗对含负荷功率自动分配的影响,有效提高分配精度,得到的分配式在实际分配中存在微小的控制误差,因此需要计算微电网负荷分配参数,提高自动分配的有效性。计算直流微电网负荷分配参数实现直流微电网含负荷功率自动分配控制的最后一步就是计算直流微电网的负荷分配参数。微电网负荷分配参数无法通过直接计算得出,需要使用特殊的功率控制器来进行综合分析。设计的功率控制器示意图如图所示。图功率控制器示意图由图可知,该功率控制器可以有效地判断电源之
8、间的控制关系,解决线路阻抗不匹配问题,因此可以根据功率控制器的实际使用情况完成直流微电网负荷分配参数、的计算。()()式中,为平均输出功率;为控制器使用常数;为下垂调节系数;为分配比例。可以结合计算的分配参数完成有效的功率调节。为了保证本文设计的自动分配控制方法控制的有效性,进行了 验证。以初始微电网为例,首先判断初始微电网的负荷控制点位,然后进行参数调节,判断控制偏差,最后进行控制阻抗排除,完成全部控制过程。经过计算发现,完成全部控制过程后电压偏差较小,符合直流微电网的含负荷功率自动分配需求,但电能质量不佳,可能会影响直流微电网运行稳定性,为此对本文设计的方法进行了控制优化。在直流微电网内部
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