本發(fā)明屬于配電網(wǎng)儲(chǔ)能潮流優(yōu)化，具體涉及一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、分布式風(fēng)光發(fā)電、電動(dòng)汽車充電樁等新型源荷廣泛接入配電網(wǎng)，嚴(yán)重影響了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)行水平及供電質(zhì)量，包括系統(tǒng)功率波動(dòng)過大、節(jié)點(diǎn)電壓越限、饋線堵塞以及供電可靠性降低等一系列問題。

3、針對(duì)上述問題，國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者提出諸多解決方案，其中，通過構(gòu)建具有無功補(bǔ)償或潮流調(diào)節(jié)能力的柔性互聯(lián)裝置(flexible?interconnection?device,?fid)或?yàn)橄到y(tǒng)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)(energy?storage?system,?ess)的方案較為成熟，并已有工程實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用，但是兩種方案都存在一定缺點(diǎn)，限制了其規(guī)?；l(fā)展。ess可以平滑風(fēng)光功率波動(dòng)，削峰填谷，為電網(wǎng)提供慣量及阻尼支撐，提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，改善電能質(zhì)量，為高比例風(fēng)光電源的消納提供了有效的解決途徑，但是單獨(dú)配置ess占地面積大，成本昂貴，因此難以在現(xiàn)有配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；fid利用以電力電子開關(guān)為不同配電饋線提供互聯(lián)端口，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)常態(tài)化的“軟連接”，也可顯著增強(qiáng)配電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力，但是并不具備ess對(duì)負(fù)荷的時(shí)間轉(zhuǎn)移能力，且在拓展端口時(shí)需要拓展全功率結(jié)構(gòu)，同樣面臨成本高、體積大的問題，也難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。因此，針對(duì)已有方案，亟需提出改進(jìn)方法，進(jìn)一步優(yōu)化分布式能源高滲透率接入的現(xiàn)代化配電網(wǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器及其控制方法，本發(fā)明基于現(xiàn)存fid與ess兩種方案進(jìn)行改進(jìn)，融合兩種方案優(yōu)勢(shì)，提出一種新型裝置，使其能同時(shí)具備多互聯(lián)饋線之間潮流調(diào)節(jié)與儲(chǔ)能功能，即具備能量流“空間層面”的轉(zhuǎn)移能力的同時(shí)，又具備能量流“時(shí)間層面”的轉(zhuǎn)移能力。該裝置具備多端口拓展能力，增加饋線數(shù)量時(shí)無需增加全功率拓?fù)?，具有模塊化、易拓展的特點(diǎn)，因此成本與體積大大降低，能夠有效解決限制fid與ess大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵難題。

2、根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明的第一方案提供了一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器，采用如下技術(shù)方案：

3、一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器，包括：

4、潮流調(diào)節(jié)模塊，由共直流母線的多個(gè)潮流調(diào)節(jié)半橋模塊組成，每個(gè)潮流調(diào)節(jié)半橋模塊與一條饋線相連，且所述潮流調(diào)節(jié)半橋模塊串聯(lián)在多條饋線之間；

5、共享儲(chǔ)能模塊，用于當(dāng)電力系統(tǒng)功率不足時(shí)向饋線釋放能量，當(dāng)電力系統(tǒng)能源盈余時(shí)進(jìn)行能量存儲(chǔ)，所述共享儲(chǔ)能模塊通過一個(gè)功率平衡半橋模塊與多條饋線相連，實(shí)現(xiàn)共享儲(chǔ)能模塊與多條饋線之間進(jìn)行能量交互。

6、進(jìn)一步地，所述潮流調(diào)節(jié)模塊采用串聯(lián)電壓型潮流調(diào)節(jié)，即通過控制潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制。

7、進(jìn)一步地，所述共享儲(chǔ)能模塊作為潮流控制器的并聯(lián)部分，采用基于級(jí)聯(lián)h橋型結(jié)構(gòu)。

8、根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明的第二方案提供了一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，采用如下技術(shù)方案：

9、基于如第一方案所述一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，包括：

10、通過調(diào)節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制；

11、通過控制共享儲(chǔ)能模塊交流側(cè)電壓，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電流分量有功分量與無功分量的指令值跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)平衡饋線的有功功率與無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；

12、通過平衡饋線潮流，實(shí)現(xiàn)對(duì)共享儲(chǔ)能模塊的充放電功率的控制。

13、進(jìn)一步地，所述通過調(diào)節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制，具體為：

14、基于多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定描述某條饋線潮流與半橋模塊輸出電壓的多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)方程式；

15、基于某條饋線潮流與半橋模塊輸出電壓的多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)方程式得到多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器與電力系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)一整體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓方程式，對(duì)其進(jìn)行pack變換，得到d-q坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程式；

16、利用d-q坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程式，調(diào)整潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制。

17、進(jìn)一步地，所述平衡饋線的有功指令值由共享儲(chǔ)能模塊目標(biāo)充放電有功功率值決定。

18、進(jìn)一步地，在除去平衡饋線的剩余饋線電流q軸分量實(shí)現(xiàn)無靜差跟隨系統(tǒng)指令時(shí)，平衡饋線的q軸分量由共享儲(chǔ)能模塊電流的q軸分量決定，通過控制共享儲(chǔ)能模塊電流的q軸分量，進(jìn)而控制平衡饋線的無功功率。

19、進(jìn)一步地，所述共享儲(chǔ)能模塊能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供無功功率補(bǔ)償，使得所有饋線的無功分量達(dá)到指令值。

20、進(jìn)一步地，所述功率平衡半橋模塊的電容電壓等于直流母線電壓，通過控制流入所述功率平衡半橋模塊的能量為零，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定。

21、進(jìn)一步地，利用共享儲(chǔ)能模塊以及潮流調(diào)節(jié)模塊的控制，除去平衡饋線的剩余饋線的有功功率與無功功率、共享儲(chǔ)能模塊的充放電功率以及平衡饋線的無功功率均能實(shí)現(xiàn)解耦與主動(dòng)控制。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

23、本發(fā)明首先提出同時(shí)具備fid與ess優(yōu)點(diǎn)的多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其次，分析裝置運(yùn)行原理、功率控制原理與能量平衡機(jī)理；最后，基于原理分析，提出基于pi控制的裝置運(yùn)行控制方法，實(shí)現(xiàn)裝置的多端潮流控制與能量平衡，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，保證裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)了多條交流饋線與同一儲(chǔ)能系統(tǒng)的互聯(lián)，多端口之間存在復(fù)雜的能量交互，裝置直流母線作為能量緩沖器，為有功功率提供了流通路徑，維持該直流母線電壓恒定是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件。

技術(shù)特征：

1.一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器，其特征在于，所述潮流調(diào)節(jié)模塊采用串聯(lián)電壓型潮流調(diào)節(jié)，即通過控制潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制。

3.如權(quán)利要求1所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器，其特征在于，所述共享儲(chǔ)能模塊作為潮流控制器的并聯(lián)部分，采用基于級(jí)聯(lián)h橋型結(jié)構(gòu)。

4.基于如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述通過調(diào)節(jié)串聯(lián)在饋線上的潮流調(diào)節(jié)半橋模塊的輸出電壓幅值和相位，來實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的潮流控制，具體為：

6.如權(quán)利要求4所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述平衡饋線的有功指令值由共享儲(chǔ)能模塊目標(biāo)充放電有功功率值決定。

7.如權(quán)利要求4所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，在除去平衡饋線的剩余饋線電流q軸分量實(shí)現(xiàn)無靜差跟隨系統(tǒng)指令時(shí)，平衡饋線的q軸分量由共享儲(chǔ)能模塊電流的q軸分量決定，通過控制共享儲(chǔ)能模塊電流的q軸分量，進(jìn)而控制平衡饋線的無功功率。

8.如權(quán)利要求7所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述共享儲(chǔ)能模塊能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供無功功率補(bǔ)償，使得所有饋線的無功分量達(dá)到指令值。

9.如權(quán)利要求4所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，所述功率平衡半橋模塊的電容電壓等于直流母線電壓，通過控制流入所述功率平衡半橋模塊的能量為零，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定。

10.如權(quán)利要求1所述的一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器的控制方法，其特征在于，利用共享儲(chǔ)能模塊以及潮流調(diào)節(jié)模塊的控制，除去平衡饋線的剩余饋線的有功功率與無功功率、共享儲(chǔ)能模塊的充放電功率以及平衡饋線的無功功率均能實(shí)現(xiàn)解耦與主動(dòng)控制。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)儲(chǔ)能潮流優(yōu)化領(lǐng)域，提供了一種多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器及其控制方法，包括潮流調(diào)節(jié)模塊，由共直流母線的多個(gè)潮流調(diào)節(jié)半橋模塊組成，每個(gè)潮流調(diào)節(jié)半橋模塊與一條饋線相連，且所述潮流調(diào)節(jié)半橋模塊串聯(lián)在多條饋線之間；共享儲(chǔ)能模塊通過一個(gè)功率平衡半橋模塊與多條饋線相連，實(shí)現(xiàn)共享儲(chǔ)能模塊與多條饋線之間進(jìn)行能量交互；本發(fā)明所提出的多饋線共享儲(chǔ)能型潮流控制器通過設(shè)計(jì)的控制方法，可以在穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)所聯(lián)多端饋線的潮流控制與共享儲(chǔ)能，助力配電系統(tǒng)的柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、共享化轉(zhuǎn)型，有利于提高配電網(wǎng)的資源利用率、調(diào)控靈活性以及供電可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：孫人成,楊棟,張國(guó)程,趙晨,郭帥帥,孫曉斐,李杰,穆玉山,王作恒,郭旗,李潤(rùn)澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6