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交直流混合微电网拓扑结构与容量配置

2022/07/15195 作者:佚名
导读:交直流混合微电网交直流混合微电网拓扑结构 微电网从交流母线和直流母线的配置角度,可分,为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网因其兼备交流微电网与直流微电网的优势,能更好促进DG的消纳,同时可以提高经济效益,是微电网发展的趋势。交直流混合微电网的典型结构包括各自独立连接运行的直流微电网系统和交流微电网系统以及双向变流器,如右图1所示。图中:DG代表各类分布式电源,如光伏、风机、

交直流混合微电网交直流混合微电网拓扑结构

图1 交直流混合微电网的典型结构 微电网从交流母线和直流母线的配置角度,可分,为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网因其兼备交流微电网与直流微电网的优势,能更好促进DG的消纳,同时可以提高经济效益,是微电网发展的趋势。交直流混合微电网的典型结构包括各自独立连接运行的直流微电网系统和交流微电网系统以及双向变流器,如右图1所示。图中:DG代表各类分布式电源,如光伏、风机、燃料电池、微型同步电机等;ESS代表储能装置,如蓄电池、超级电容器等,各电力电子装置根据母线类型和控制要求选择类型。该交直流混合微电网内部由各单元在其交流子微网或直流子微网内按照各自原则并联构成,外部由四象限运行的换流器连接,整个混合微电网由交流母线通过馈线并入电网。本质上,交直流混合微电网结构是在交流微电网的基础上发展而来,其核心为交流微电网系统中的交流母线,承担整个系统的连接反馈作用。而直流微电网子系统可视为逆变器作用下的特殊DG,其重点是维持直流母线电压稳定,以确保供电可靠。

图25交直流混合微电网的典型结构

考虑传统交流与直流微电网的网架结构,交直流混合微电网可以设计为辐射型、双端供电型、分段联络型、环型等拓扑结构。辐射型微电网结构简单,对控制保护要求低,但供电可靠性较低。两端供电型与辐射型配电网相比,当一侧电源发生故障时,可以通过操作联络开关,由另一侧电源供电,实现负荷转供,提高整体可靠性。环型微电网相比于两端供电型,可实现故障快速定位、隔离,其余部分电网可像两端供电型运行,供电可靠性更高。构建交直流混合微电网网架时,根据供电可靠性与经济性的不同要求,选择最合适的网架结构。

交直流混合微电网运行方式相比于单一系统的微电网而言更加灵活,可以最大程度地满足就地消纳资源、响应负荷需求等微电网规划设计的个性化需要,但同时对于技术要求偏高,现阶段而言,要将混合微电网模式大面积应用于实际电网市场还需要很长的过程。

交直流混合微电网分布式电源容量配置

交直流混合微电网的拓扑结构是微电网设计之初考虑的问题,当微电网结构设计合理完备后,交直流混合微电网的容量配置问题亚需解决。相比于传统大电网,交直流混合微电网由于DG与储能装置的存在,容量配置问题更加复杂:DG的随机性、波动性受地理环境影响较大;蓄电池的寿命增加了容量配置的约束条件。

交直流混合微电网的容量配置主要分为4部分:(1)资源、负荷、地理环境的调研与微电网网络结构的确定;(2)设备型号与设备数量的选择;(3)容量配置最优化模型的建立;(4)优化求解。容量配置最优化模型的建立主要分为目标函数的选取与约束条件的确定,目标函数主要分为可靠性指标与经济性指标2类,约束条件主要考虑系统运行约束、备用容量、蓄电池充放电约束等。容量配置优化模型的求解主要分为解析法和智能算法,由于智能算法具有计算简单、鲁棒性强、约束限制较少等优点,主要采用智能优化算法进行求解,典型代表有遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法。

国内外针对微电网容量优化配置的研究主要集中在孤立微电网容量配置研究,重点研究容量配置优化模型的建立和智能算法的改进。同时,国外还开发了可用于研究微网(太阳能/风能微网)容量优化配置的软件,例如Hybrid2软件和HOMER软件。但是,近年来关于并网微电网的容量配置研究比较少,同时微电网容量配置问题的研究主要针对具体的情况,目标函数与约束条件纷繁错杂,未能形成统一的标准,因而缺少对交直流混合微电网整体的研究。

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