交直流混合微电网结构分析与研究

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考虑RSR法的交直流混联电网结构脆弱性研究

ELECTRIC DRIVE2024Vol.54No.5电气传动2024年第54卷第5期考虑RSR法的交直流混联电网结构脆弱性研究彭寅章1，王琛2，南东亮1，肖超3，杨帅1（1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐830013；2.国网新疆电力有限公司，新疆乌鲁木齐830011；3.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450052）摘要：交直流混联电网能够在较大范围内均衡电力系统运行时的潮流，有利于提升新能源大规模接入电网的接入容量及接入范围，是现代电网发展的重要趋势。

为分析交直流混联系统的结构脆弱性，避免电网大停电事故的发生，提出一种基于秩和比（RSR）法的电网结构脆弱性分析方法。

首先，基于复杂网络结构特性建立脆弱性指标集，其次选用RSR法结合主、客观评价法得到节点脆弱性综合权重值，最后，为验证所提方法的有效性，以EPRI-36节点交直流混联系统为基础算例进行节点脆弱性分析，结果表明该方法具有可行性。

关键词：交直流混联电力系统；潮流；新能源；脆弱节点识别；CRITIC法；RSR法；指标集；综合权重中图分类号：TM74文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd24902Research on Structural Vulnerability of AC-DC Hybrid Power Grid Based on RSR MethodPENG Yinzhang1，WANG Chen2，NAN Dongliang1，XIAO Chao3，YANG Shuai1（1.Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co.，Ltd.，Urumqi830013，Xinjiang，China；2.State Grid Xinjiang Electric Power Co.，Ltd.，Urumqi830011，Xinjiang，China；3.Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou450052，Henan，China）Abstract：AC-DC hybrid power grid can balance the power flow during the operation of the power system ina large range，which is conducive to improving the access capacity and access range of large-scale access of newenergy to the power grid，which is an important trend in the development of modern power grid.In order to analyze the structural vulnerability of AC-DC hybrid system and avoid the occurrence of power grid outage，a rank-sum ratio（RSR）method was proposed to analyze the structural vulnerability of power grid.Firstly，the vulnerability index set was established based on the structural characteristics of the complex networks.Secondly，the RSR method combined with the subjective and objective evaluation method was used to obtain the comprehensive weight value of node vulnerability.Finally，to verify the validity of the proposed method，AC-DC mixed with EPRI-36node system node vulnerability analysis based on an example，the results show that the method is feasible.Key words：AC-DC hybrid power system；flow；new energy；vulnerable node identification；criteria importance thought intercrieria correlation（CRITIC）method；rank-sum ratio（RSR）method；indicator set；comprehensive weight直流输电广泛用于大容量、远距离输电，能加速实现我国电力西电东送计划和全国电网系统大规模互联[1]。

交直流混合微电网关键技术研究

交直流混合微电网关键技术研究本文是中新国际合作项目“含分布式电源的微电网运行与优化控制的合作研究”(2010DFB63200)的主要研究内容之一,它针对当今中国日益加剧的环境污染、日趋匮乏的一次能源及低效的可再生资源利用率而提出的。

交直流混合微电网(Hybrid Micro-grid)为解决大电网的很多问题带来了巨大便利和契机,同时也为各种分布式电源的高效利用提供新的思路。

近几年国内外学者对交直流混合微电网相关课题进行了大量研究,很多方面已取得一定成果。

然而,交直流混合微电网是极其复杂的配电网形式,整个系统的协调控制、系统的经济性、系统的可靠性及优化配置等方面均存在很多问题,技术尚不成熟。

因此,对交直流混合微电网上述存在问题等关键技术的研究具有重要的理论价值和现实意义。

针对交直流混合微电网存在的上述问题,本文采用理论分析、结构建模、仿真及实验相结合的方法,从控制策略,经济性、效率及优化配置等方面对交直流混合微电网进行了深入研究。

主要研究内容如下:搭建交流、直流及交直流混合微电网的模型结构,并详细分析三种微电网的工作原理。

分析比较混合微电网常用的P/Q控制、V/f控制和Droop控制三种控制方式,指出了其使用场合,描绘了各自的下垂曲线并详细分析研究了它们的控制原理,以仿真对其原理进行验证。

针对传统下垂控制按微电源额定功率比例分配功率的问题,在建立发电单元成本函数的基础上,提出了改进的最大成本线性下垂控制函数,即最大发电成本与最小频率及最大发电成本与电压的关系。

搭建实验电路,对于各个微源,验证发电功率与成本的反比关系;对于微电网,验证频率波动小、运行稳定及发电成本小。

多层控制策略解决直流微电网中各种电源级别不同,投入运行的时间顺序也不同的问题。

而由于传输线阻值是决定功率分配的重要因素,提出改进的多模控制方式,即V/P下垂控制。

基于直流微电源及直流负载电压等级的不同,提出多阶直流微电网概念,构建了电路模型并详细分析各种模式工作原理,以相邻俩母线为例,深入研究了相邻母线间功率传输问题。

交直流混合微电网关键技术研究综述

交直流混合微电网关键技术研究综述发表时间：2016-12-14T15:30:01.123Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：曹景洲张磊[导读] 微电网是未来智能电网发展不可或缺的重要元素。

（1.国网甘肃省电力公司合水县供电公司甘肃合水 745400; 2. 国网甘肃省电力公司庆城县供电公司甘肃庆城 745100）摘要: 微电网是未来智能电网发展不可或缺的重要元素，其发展对实施国家可持续发展的能源战略及推动电力系统的良性发展有积极地推动作用。

本文首先对微电网领域在交直流混合微电网的结构﹑网络拓扑、稳定控制等几个方面的相关研究现状进行了分析与归纳；然后对交直流混合微电网在电力领域的发展进行了总结与展望。

关键词：交直流混合微电网；网络拓扑；光伏发电；控制策略；蓄电池储能引言21世纪，随着科技与经济的高速发展，电力系统在电网结构方面的发展局限性越来越明显。

分布式可再生能源发电系统及微电网技术的应用为优化电网结构提供了一条新的发展思路，微电网是未来分布式能源发电系统的一种新的发展模式，是未来智能配用电系统的关键部分，对促进环境保护和能源可持展略的实施具有重要意义。

1、交直流混合微电网的结构目前，交直流混合微电网是一种最优的组网形式，交直流混合微电网较于简单的交﹑直流微电网简化了变换环节与变换装置，提高了整个电网运行系统的安全性、经济性、高效性和可靠性。

为了减少微网中电力电子器件的使用，减小损耗，提高微网系统的综合利用效率。

各国相继开展了对含有交流母线和直流母线的交直流混合微网的研究。

交直流混合微网能够继承传统微网的优点，且相对于单一的交流或直流微网，交直流混合微电网具有如下特点：1）其母线由交流和直流两根母线组成，直流元件和交流元件分别连接在直流母线和交流母线上，通过双向 AC/DC 变流器实现交﹑直流之间的相互转换，这种组网形式有效的减少 AC/DC、DC/AC 等变流器的使用，降低了电力系统建设成本，并减轻了系统中谐波电流对电网的不利影响。

光储交直流混合微电网功率控制及无缝切换策略研究

光储交直流混合微电网功率控制及无缝切换策略研究微电网是接纳可再生能源的重要方式。

将光伏和储能技术相结合组成光储交直流混合微电网,可为楼宇中的各种交、直流负荷提供电能,具有实际的应用价值。

交直流微电网可并网运行也可脱离电网孤岛运行,其功率控制和运行模式的平滑切换是保证系统正常运行的关键技术,本文以此作为研究内容,主要工作如下:针对楼宇中负荷的特点,给出了光储交直流混合微电网的系统结构。

该结构设置两种电压等级直流母线,适应不同直流负荷的接入;在交、直流两侧均接入光伏和储能系统,使两侧互为功率备用;利用锂电池和超级电容构成的混合储能,满足微电网不同模式下对储能的需求,通过Simulink对其控制效果进行了仿真验证。

在分析交直流混合微电网功率平衡关系的基础上,提出了交流子微网和直流子微网在并网和孤岛两种运行模式下的功率控制策略,给出各模块变流器相应的控制方法。

为最大程度发挥混合储能的功能,提高微电网孤岛运行的可靠性,针对AC/DC互连变流器,提出了协调双侧储能的互联变流器功率控制策略,并给出相应的算法。

微电网并网切换到孤岛时,储能逆变器需改变控制器结构,由PQ控制切换到V/F控制,而非计划孤岛情况下孤岛检测期间电压不可控,造成过压或欠压。

针对上述问题,本文提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微电网内负载的电压进行控制。

并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保证微网和电网间功率平衡。

孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微电网内负载电压,维持负载的功率平衡,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制,实现由并网到孤岛运行无缝切换。

在Simulink中搭建了光储交直流混合微电网的仿真模型,对混合微电网并网和孤岛模式的功率控制策略,以及所提出的无缝切换控制策略进行仿真验证。

同时,搭建了RTDS外接DSP控制器的实验系统,进行了闭环实验验证。

交直流混合微电网中储能技术的研究

交直流混合微电网中储能技术的研究汪宝匡洪海丁晓薇郑丽平（湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412007）摘要：基于一种典型的交直流混合微电网系统，对交直流混合微电网中的储能技术进行了分析与探讨。

针对交直流混合微电网系统的特殊性，分别就混合微电网的直流侧储能装置与交流侧储能装置进行了功能分析。

随后，比较了现有的各类储能方式，并对适用于交直流混合微电网的储能方式进行了探究。

关键词：交直流混合微电网；储能技术；混合储能0引言目前，在促进新能源发电利用的大形势下，微电网得到了巨大的发展，随着微电网技术研究与实践的逐步推进，微电网已逐步发展为交流微电网、直流微电网以及交直流混合微电网三种具体形式。

发展交直流混合微电网的目的在于在提高新能源发电利用率的同时满足各类交直流负荷的高可靠供电，由于微电网中普遍存在太阳能、风能等新能源发电模式，新能源发电功率及负荷的波动导致必须配置相应的储能装置，以提高微电网运行的稳定性。

1交直流混合微电网的系统结构交直流混合微电网因同时兼顾单纯的交/直流微电网的优势特征，近年来得到了广泛的关注[1-3]，一种兼顾单纯交/直流微电网优势的交直流混合微电网系统结构如图1所示。

在图1所示的交直流混合微电网系统结构中，储能系统包括了直流侧储能单元与交流侧储能单元。

交直流混合微电网中储能技术的分析与探讨需分别针对直流侧储能单元与交流侧储能单元具体展开。

2混合微电网中储能装置的作用分析2.1直流侧储能装置的作用在直流子系统中，太阳能、风能等新能源发电通过相应的电能变换器接入直流母线，而在直流系统中不需要考虑系统无功功率平衡及频率控制等问题，仅需要保持直流母线电压的稳定。

由于直流负荷和太阳能、风能发电功率都有着显著的波动性，因此，为了平抑直流子系统的系统功率波动而维持直流母线电压稳定，需要配置储能单元。

因此，交直流混合微电网中直流侧储能单元主要有维持直流子系统功率平衡和直流母线电压稳定，改善直流子系统电能质量的作用。

交直流混合微网关键技术研究

交直流混合微网关键技术研究一、本文概述随着能源结构的转型和可再生能源的大规模开发利用，微电网作为一种能够将分布式电源、储能装置、负荷和监控保护装置等集成一体的新型电力系统，逐渐成为了研究热点。

其中，交直流混合微电网因其具有灵活的电能传输方式、更高的能源利用效率以及更好的适应性，受到了广泛关注。

然而，交直流混合微电网的运行与控制涉及到众多关键技术，如交直流接口的协调控制、电能质量管理、系统稳定性分析等，这些技术问题的解决对于微电网的推广应用具有重要意义。

本文旨在深入研究交直流混合微电网的关键技术，通过理论分析和实验验证，探索适合我国能源结构和发展需求的微电网技术方案。

文章首先将对交直流混合微电网的基本结构和工作原理进行介绍，然后重点分析其中的关键技术问题，包括交直流接口的协调控制策略、电能质量优化方法、系统稳定性分析技术等。

在此基础上，本文将提出一套完整的交直流混合微电网技术解决方案，并通过仿真和实验验证其有效性和可行性。

文章还将对交直流混合微电网的发展趋势和应用前景进行展望，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

二、交直流混合微网概述随着能源危机和环境问题的日益严峻，可再生能源的利用和开发已成为全球关注的热点。

交直流混合微网（Hybrid AC/DC Microgrid）作为一种新型的电力网络架构，以其独特的优势和灵活性在分布式能源系统中占据了重要地位。

交直流混合微网是指同时包含交流（AC）和直流（DC）两种电力系统的微网。

这种微网结构能够同时满足交流负荷和直流负荷的供电需求，有效提高了电力系统的效率和可靠性。

在交直流混合微网中，交流系统主要负责与大电网的连接和电能的传输，而直流系统则更适用于可再生能源的接入和直流负荷的供电。

交直流混合微网的关键技术包括电力电子变换技术、能量管理技术、保护与控制技术等。

其中，电力电子变换技术是实现交直流转换和电能质量控制的核心技术，能量管理技术则负责优化微网内部的能量分配和调度，保护与控制技术则确保微网在各种运行模式下的安全性和稳定性。

交直流混合微电网系统能量管理的研究

交直流混合微电网系统能量管理的研究随着能源需求的不断增长和能源转型的推进，微电网系统作为一种新兴的能源供应方式，逐渐受到人们的关注。

交直流混合微电网系统作为一种融合了交流和直流能源的新型能源供应系统，具备更高的能源利用效率和更强的供电可靠性，因此在能源管理领域具有广阔的应用前景。

交直流混合微电网系统的能量管理是保证系统正常运行和提高能源利用效率的关键。

能量管理的核心任务是对系统内各种能源进行协调调度和优化控制，以实现能源的高效利用和供需的平衡。

本文将从能量管理的角度对交直流混合微电网系统的研究进行探讨。

首先，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到不同能源之间的互补性。

交流能源和直流能源在供电方式、输电损耗等方面存在差异，因此在能量管理中需要合理选择能源转换和传输的方式，以最大程度地利用各种能源的优势。

同时，还需要建立能源之间的互补关系，实现能源的共享和灵活调度，从而提高能源利用效率。

其次，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到供需平衡的问题。

由于能源供应的不稳定性和用户需求的多样性，能量管理需要对能源的供需进行精确的预测和调度。

通过建立合理的能源调度模型和优化算法，可以实现能源的平衡和供需的匹配，从而提高能源的利用效率和供电的可靠性。

最后，交直流混合微电网系统的能量管理需要考虑到系统的安全性和可靠性。

能量管理需要对系统的运行状态进行实时监测和分析，及时发现和处理能源故障和隐患。

通过建立健全的安全监控和预警机制，可以保证系统的安全运行，并提高能源供电的可靠性。

综上所述，交直流混合微电网系统的能量管理是实现能源高效利用和供需平衡的关键。

通过合理选择能源转换和传输的方式、建立能源之间的互补关系、实时监测和分析系统的运行状态等手段，可以提高交直流混合微电网系统的能源利用效率和供电可靠性，为能源转型和可持续发展提供有效的技术支持。

交直流混合微电网多能互补优化运行研究

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电器与能效管理技术!"#$%&'#(
!交直流混合可再生能源技术专辑
研究与分析
具有随机性'间歇性等特点$并且在供暖季节受到 ,以热定电- 政策的限制$导致中国北方地区弃风'弃光现象频发(&) % 国家能源局的统计数据显示$&'"$ 年全年弃风电量 Z"# 亿 7[>$弃光电量 $+ 亿 7[>$直接经济损失超过 &'' 亿元人民币%
研究与分析
!交直流混合可再生能源技术专辑
电器与能效管理技术!"#$%&'#(
交直流混合微电网多能互补优化运行研究"
周!程#!梅!飞"!潘!益#!朱!睿#!郑建勇# #2东南大学电气工程学院江苏南京!"#$$&' "2河海大学能源与电气学院江苏南京!"#$$&(
发*&'"% 年能源工作指导意见+ $提出要加快能源绿色发展$非化石能源消费比重提高到 "Z2+左右$天然气消费比重提高到 $20左右$煤炭电'光伏发电装机容量规模均居世界首位$但消纳难一直是行业顽疾% 可再生能源
梅!飞!"#%&"# $男$博士$讲师$研究方向为智能电网与分布式电源% 潘!益!"##+"# $男$博士研究生$研究方向为综合能源系统'分布式电源建模优化% "基金项目&江苏省重点研发专项! *G&'"$'+'#

交直流混合微电网网络结构设计和模式切换控制策略

0引言目前，交流微电网仍然是微电网的主要形式，尽管交流微电网的研究已经取得了很多成果，但是还需要进一步解决分布式电源（distributed generation，DG）并联接入时带来的谐振、谐波等方面的影响。

相比于交流微电网，直流微电网系统无需考虑各DG之间的同步问题，在环流抑制上更具优势，且直流微电网只有与主网连接处需要使用逆变器，系统成本和损耗大大降低。

当下，智能电网的概念深入人心，其建设理念是以一种环境友好的、可持续的方式为数字社会提供可靠的、高质量的电能。

智能电网最主要的特点就是可以连接各种不同的交流和直流发电系统、储能系统以及各种不同的交直流负荷，以达到最优的运行效率。

在此背景下，单纯的交流微电网或直流微电网就表现出了局限性。

为了降低单纯的交流/直流微电网在应用中因多重AC/DC或DC/AC变换带来的功率损耗、谐波电流及控制难度，提高系统的可靠性和经济性，也为了各式各样的可再生能源和储能设备更好地接入微电网，研究交直流混合微电网具有重要意义。

1宁波交直流混合微电网网络结构设计1.1 交流微电网网络结构设计宁波交直流混合微电网位于华安电力办公大楼，有光伏发电20kWp。

现有的交流负荷为三相负荷（空调）160kW、单相负荷（照明）70kW；直流负荷根据调研情况基本为小功率电器。

基于此容量，按照表1，交流子微电网的电压等级选择AC 400V，不仅有成熟的示范工程经验可借鉴，也方便并网。

交流微电网部分通过并网开关与大楼AC 400V公用电网联接，接地方式采用TN-C-S。

1.2 直流微电网网络结构设计直流负荷的电压等级较多，分布较广；冗余式母线结构的可靠性高，但造价也很高，且项目中没有对电能质量要求很高的用电设备，故不选择此母线结构方式。

在有多种电压等级的用电设备的情况下，将直流微电网母线结构设计为双层式母线结构。

高压直流母线选择DC 400V，一方面跟国际接轨，借鉴相关成熟经验，另一方面随着智能电网的发展，DC 400V易于接纳更大功率的直流电器，且易于跟直流配电网并网运行。

交直流混合微电网建模与变流器控制技术研究的开题报告

交直流混合微电网建模与变流器控制技术研究的开题报告一、选题背景随着可再生能源技术的发展和应用，微电网得到了越来越广泛的关注。

微电网是由多种不同类型的电源和负载组成的分布式电源系统，与传统的中央电网相比，它更加灵活、可靠、节能，在应对突发事件和提高能源利用率方面具有更为优异的性能。

目前，微电网主要由直流微电网和交流微电网两种形式构成，它们在不同场合下均具有广泛的应用前景。

而随着微电网规模的不断扩大和复杂性的增加，直流和交流微电网之间的相互衔接越来越重要，发展交直流混合微电网成为必然趋势。

本课题将研究交直流混合微电网建模和变流器控制技术，为推动微电网的普及和发展提供技术支撑。

二、课题研究内容本课题将主要研究以下两个方面的内容：1. 交直流混合微电网建模针对交直流混合微电网，本课题将建立相应的电路模型，包括直流部分和交流部分，并考虑它们之间的功率转换关系。

通过数学建模和仿真分析，得出交直流混合微电网的特性和性能，为后续的控制策略设计提供依据。

2. 变流器控制技术研究目前，变流器已成为微电网中不可或缺的组件，它能够实现不同类型电源之间的转换和电能的调节。

本课题将研究基于交直流混合微电网模型的变流器控制策略，包括基本的电流控制策略、功率控制策略和最大功率点跟踪策略等。

通过仿真验证，测试不同策略在不同工况下的性能和稳定性。

三、研究意义本课题的研究成果对微电网的推广和应用有重要意义。

它能够为交直流混合微电网的优化设计提供技术支持和依据，提高微电网的能源利用效率和稳定性。

同时，本课题的研究成果也能够促进微电网和智能电网等先进能源技术的发展，推动我国电力行业的转型和升级。

交直流微电网的拓扑结构与控制方式研究

交直流微电网的拓扑结构与控制方式研究发表时间：2020-12-25T03:30:53.282Z 来源：《防护工程》2020年27期作者：钱凌寒周兆岑[导读] 交直流混合微网结合了交流微网与直流微网的优点，围绕包含光伏发电,储能电池和交直流负荷的混合微网系统，综合考虑了微电网的电源容量、拓扑结构、换流器控制方式，以株洲白关智慧能源站为例建立了以安全可靠性、控制逻辑简单、减少成本之和为目标的优化结构，并研究了分层子网运行及控制模式。

钱凌寒周兆岑国网南通供电公司南通电力设计院有限公司 226000摘要：交直流混合微网结合了交流微网与直流微网的优点，围绕包含光伏发电,储能电池和交直流负荷的混合微网系统，综合考虑了微电网的电源容量、拓扑结构、换流器控制方式，以株洲白关智慧能源站为例建立了以安全可靠性、控制逻辑简单、减少成本之和为目标的优化结构，并研究了分层子网运行及控制模式。

关键词：交直流微网；混合电网拓扑结构；控制策略0 引言目前，发用电技术的多样化发展需求，很大程度体现在直流电源与直流负荷的日益增加。

光伏电源、风力发电、燃料电池、储能单元(电池、超级电容器等)产生的电能大部分为直流电;常用的电气设备及大型直流负荷，如计算机、空调设备、制冷设备、电动汽车、数据中心、电气化机车等采用直流供电更为方便。

在交流配电网中，上述直流源荷都需要通过DC/AC、AC/DC、DC/DC变流器接入相应电压等级的交流配电网，或者先组网为直流微电网再经由变流器接入交流配电网。

如果直接接入相应等级的直流配电网，可以省去部分变流器，减小损耗，提高电网的供配电效率及经济性。

此外，交直流混合配电网中直流部分不存在同步问题，可以有效隔离交流侧扰动和故障，保证高可靠性供电。

柔性直流技术在配电网中的发展应用使交直流混合配电网可实现输送功率的灵活控制，在常态运行中保障交直流发用电设备的高效接入，并在紧急状态下实现快速的跨区功率支撑。

本文以某220kV智慧能源站为例，设计一套引入分布式能源、交直流混连、多套储能设备综合利用的交直流微网拓扑结构，并构建了分层化的微网切换、运行的控制方式。

交直流混合微电网保护方案的研究

交直流混合微电网保护方案的研究摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。

随着分布式发电和储能的大量应用和直流负荷的快速增长，使得直流配电越来越受关注。

直流配电系统将会成为未来配电技术的一个重要组成部分。

本文就交直流混合微电网保护方案展开探讨。

关键词：交直流混合微电网；差动保护；电流变化率引言随着微电网技术的发展，交直流混合微电网因具有可高效整合各类分布式微源、灵活接入交直流负荷的优点而成为微电网发展的一个趋势。

混合微电网中的交流子网和直流子网作为一个自治运行系统，其首要目标是维持自身系统稳定运行，更重要的是可实现功率的相互备用，在一侧出现功率缺额时，另一侧根据自身运行情况提供功率支撑。

1交直流微电网的拓扑结构混合型微电网拓扑结构如图1所示，其构成由配电网、PCC快速开关、分布式电源、交流系统、直流系统、双向AC/DC变换器、升压/降压系统。

配电网中的交流电通过AC/DC整流器将交流电变换成直流电传输给直流母线，直流电通过升压/降压系统传递给直流端用电设备。

当配电网发生故障时，为了保证微电网重要负荷的持续供电进而提高其用电可靠性，迅速断开PCC，此时微电网将由并网运行转变为孤网运行。

微电网中由大量的电力电子器件构成的分布式电源，需要双向AC/DC变换器进行模式转换，由于电力电子器件中包含饱和模块，会阻碍最大短路电流的通过，将把故障电流限制在更小的范围内，因此传统的继电保护已经不能满足交直流混合微电网的保护特性，因其保护动作值很大，所以将会导致保护动作的拒动和误动，对微电网的可靠性造成不良影响。

图1 交直流混合微电网结构图2交直流混合微电网拓扑运行模式分析根据各变流器的工作状态，将混合微电网的运行模式分为子网独立运行模式、网间功率交换模式和越限收缩运行模式。

模式1：子网独立运行模式。

此模式是指ILC处于待机状态，不进行网间功率传输，交流微电网和直流微电网各自独立运行。

交流微电网的电压、频率由储能控制，储能变流器采用下垂控制方式，风机采用MPPT控制，交流微电网的功率平衡关系如式（1）所示。

交直流混合供电微网电能质量控制方法研究

交直流混合供电微网电能质量控制方法研究传统化石能源日趋紧张,分布式发电技术近年取得了飞速发展,整合了分布式发电、电力电子、电力系统控制技术的微型电网受到人们的重视。

其中交直流混合微电网技术有着广阔的应用前景,可以提高分布式电源并网的灵活性、供电效率和电能质量等,因此交直流混合微电网电能质量控制方法研究具有相当重要的价值。

电力电子变压器PET(Power Electronic Transformer)是一种将电力电子变换技术与电能变换技术相结合的新型智能变压器。

不仅可以实现电压变换、电气隔离和电能传输功能,还可以对功率因数进行校正、调节输出电压并抑制谐波。

电力电子变压器本身既有直流环节又有交流环节,便于新能源发电的并网。

本文首先分析了电力电子变压器的拓扑结构和工作原理。

为了降低系统参数的调节时间,更加快速地实现稳态电压输出,更好地优化控制系统超调量,得到稳定的直流母线电压,提高系统鲁棒性,提升整个交直流微网的电能质量。

输入级采用改进的滑模变结构双闭环控制模式,对电流内环进行改进,采用模糊控制策略对趋近率进行调整。

针对隔离级采用单移相控制的直流-直流变换器,输出级采用电压外环,电流内环的双闭环控制策略。

然后建立电力电子变压器直流母线上的光伏并网系统,结合光伏系统的工作原理,引入超级电容作为储能系统,为整个系统良好电能质量提供一定程度的支撑,提高光伏系统的稳定性和抗干扰能力。

最后,基于Matlab/simulink仿真平台,搭建了电力电子变压器以及包含光伏发电系统、微型燃气轮机和储能系统的交直流微网。

首先对电力电子变压器各环节,包括输入级、隔离级和输出级进行仿真分析。

然后对整个交直流微网系统进行仿真,通过对输出电压频率和谐波等的分析,表明改进后基于模糊滑模变结构控制的PET可以改善电网发生电压跌落、三相不平衡和谐波含量较大等状况下交流母线和直流母线的电能质量,保证输出电压的稳定,降低对用电设备造成的不利影响。

交直流混联配电网形态结构与应用场景研究

电力系统2019.19 电力系统装备丨97Electric System2019年第19期2019 No.19电力系统装备Electric Power System Equipment 由于直流电源和直流负荷的日益增加，交直流混联配电网的应用优势日益凸显。

传统交流配电网已经发展得较为成熟，目前关于直流配电网研究方面，涉及直流电压等级、网架结构、潮流计算、供电能力、综合评价体系等方面的研究[1-5]。

关于交直流混联配电网研究方面，涉及交直流混合微电网规划，交直流混联配电网形态结构，基于换流器、柔性软开关、电力电子变压器的交直流转换装置的交直流混联配电网在运行优化方面的研究[6-10]。

但目前关于交直流混联配电网形态结构和应用场景方面的研究还没有形成一套完整的标准体系原则，为此，本文首先参照现有相关标准，总结直流配电网典型应用结构；然后从关键设备的角度出发，基于变流器、柔性软开关和电力电子变压器研究交直流混联配电网的形态结构与应用场景。

1 直流配电网典型结构及选取原则目前中国电力企业联合会标准T/CEC 166-2018对中压直流配电网的典型结构及供电方案技术导则做出了规定[11]，以下对典型网架结构进行说明。

1.1 单端拓扑结构直流配电网的单端拓扑结构都具有一个电源端，不同拓扑结构的具体特点如下。

（1）单端单路辐射状拓扑结构：结构简单、扩展性强、便于升级改造，但该拓扑不满足N-1准则的要求。

（2）单端双路辐射状拓扑结构：与单端单路辐射状拓扑相比，同样结构简单易于扩展，但满足N-1可靠性的要求，因为一条线路发生故障时另一条线路可为负荷供电。

（3）单端环状拓扑结构：供电范围大，该拓扑满足N-1准则且供电可靠性高于单端双路辐射状拓扑结构，因为当一侧线路发生故障时负荷可从更多线路获取电能。

1.2 双端拓扑结构双端拓扑结构具有两个电源端，线路有单路或双路两种形式，供电范围大且满足N -1准则，供电可靠性较高，因为任何一端电源发生故障时另一侧电源端能够满足全部负荷的供电需求。

交直流混合微电网组网和控制策略的研究与应用

交直流混合微电网组网和控制策略的研究与应用为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题，研究了交直流混合微电网并网运行时，在蓄电池的平抑作用下，直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网，提高直流侧光伏利用率。

孤岛运行时，蓄电池作为平衡节点，和双向AC/DC 变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定，并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。

最后利用PSCAD/EMTDC 软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证，运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波動，维持交直流混合微电网稳定运行。

标签：交直流混合微电网;光伏发电;蓄电池储能;功率平衡引言近年来，越来越多的可再生能源通过接入微电网得到了极大的利用。

微电网从网架结构和供电方式上可分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网[1-2]。

随着数字社会的发展，直流用电设备越来越多，如电动汽车、新型家用电器、电脑通信设备等，未来将会出现直流设备与交流设备共享市场的格局。

为了降低单纯的交流/直流微电网在应用中因多重AC/DC 或DC/AC 变换带来的功率损耗、谐波电流及控制难度，提高系统的可靠性和经济性，也为了各式各样的可再生能源和用电设备更好地接入微电网，交直流混合微电网得到了国内外的重视与研究[3-7]。

交直流混合微电网具有非常明显的特点：（1）交直流混合微电网系统包括交流子系统（交流母线）、直流子系统（直流母线）、交直流母线间双向AC/DC 变换器;（2）既可以直接向交流负载供电，又可以直接向直流负载供电，降低因多重变换器带来的损耗;1系统结构及仿真模型光伏发电容易受到环境温度和光照的影响，其发电功率具有不稳定性，本文在直流侧配置蓄电池储能，通过双向DC/DC 变换器控制蓄电池的充放电来平抑光伏发电及负荷的功率波动。

在交直流混合微电网并网运行时，交流母线电压和频率由大电网支撑，直流母线电压可以通过交直流母线间双向AC/DC 变换器控制，也可以通过储能系统来控制[9]。

交直流混合微电网潮流计算方法的研究

交直流混合微电网潮流计算方法的研究交直流混合微电网在现代生活已经非常普遍，而其潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。

本文重点讲述的是一种微电网潮流计算方法-联立求解法，通过对交直流混合微电网的结构和运行特点的了解，将交流系统节点电压的幅值和相角与直流系统的直流电压、直流电流统一进行迭代求解，对交直流混合微电网潮流计算方法进行研究。

最后通过算例计算，联立求解法可以合理地反映分布式电源的稳态运行特性，适用于各种交直流混合微电网潮流的计算。

标签：微电网，潮流计算，联立求解法1 引言电力系统最基本的计算又是最重要的计算是电力系统潮流计算。

论文对传统的交流电力系统潮流计算方法牛顿拉夫逊法和P-Q分解法做了大概的介绍。

讲述了一种潮流计算方法即联立求解法，它是将交流系统节点电压的幅值和相角与直流系统的直流电压、直流电流、换流器的变比、换流器的功率因数以及换流器功率角统一进行迭代求解。

借助对交直流系统分界面中换流器理想化处理，将直流系统等效为注入交流系统的功率，这就把交直流电力系统的潮流计算问题简化为具有同样交流节点个数并求同样状态量即节点电压的幅值和相位的一个纯交流系统的潮流计算问题。

可以应用纯交流系统潮流计算中非常成熟的牛顿—拉夫逊法和P—Q分解法进行求解。

直流系统中各变量的求解则可在迭代收敛后与求交流线路功率一起求出。

联立求解法具有良好的收敛特性。

2 微电网微电网（Micro-Grid）亦可称为微网，新型网络结构的一种，由微电源、负荷、储能系统和控制装置组成。

自我控制、保护和管理都可通过微电网实现，有两种运行方式，一种是与外部电网并网运行，另一种是孤立运行。

多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网，这样就组成了微电网。

微电网的发展有利于分布式电源与可再生能源的大规模接入，负荷多种能源形式的高可靠供给得到实现，是一种有效方式来实现主动配电网，是一种向智能电网的过渡。

交直流混合微网的能量管理优化方法研究

摘要微电网作为坚强智能电网的重要组成部分和高效开发利用可再生能源的有效途径之一引起了广泛的关注和研究。

本文研究了交直流混合微网的能量管理优化方法，制定了其在并行运行模式下基于模糊控制的能量管理控制策略，实现了交直流混合微网能量管理的智能控制。

主要完成了如下工作：（1）研究了一种带有电路切换机制的交直流混合微网及其能量管理系统，该系统结合了直流微网和交流微网的优势，在直流微网内实施储能系统能量的均衡控制，在交流微网内配置开关阵列用于进行负荷侧管理控制。

因此，本文研究的微网系统工作在新的运行模式——并行运行模式，这样使得该能量管理系统工作方式更加灵活。

（2）详细分析了交直流混合微网的拓扑结构、工作模式、系统功能和各个模块的数学模型及其相应的控制策略，包括光伏、蓄电池、超级电容器、双向DC/AC变换器和开关阵列等。

本文着重研究了由蓄电池和超级电容器组成的混合储能系统的均衡控制策略，并在仿真软件中建立系统的仿真模块进行分析。

（3）针对交直流混合微网系统的并行运行模式，设计了基于模糊理论的能量管理控制策略，详细阐述了以系统稳定运行和电源负荷优化匹配为目标的模糊控制器，使负载通过开关阵列灵活选择电源，同时对混合储能单元以及系统的双向变换器进行协调控制。

通过Matlab/Simulink搭建了相应的仿真模型，并进行仿真验证。

研究结果表明：并行运行模式下的能量管理策略在光伏出力变化的情况下维持了功率平衡，保证了交直流母线电压稳定，提高了光伏电源的利用率和储能系统的工作寿命，实现了电源和用电的优化匹配运行。

关键词：交直流混合微网，并行运行模式，模糊控制，混合储能，开关阵列，优化匹配ABSTRACTAs one of the important components of the Strong Smart Grid and the most effective ways to use renewable energy, the microgrid has attracted extensive attention and research. Optimal control method for the energy management of hybrid AC/DC microgrid was studied in this paper. The energy management strategy in the parallel operation mode of microgrid based on fuzzy control was formulated to realize the its intelligent control. This paper mainly completed the following work:(1)The hybrid AC/DC microgrid with circuit switching mechanism and its energy management system were studied. The system possesses the advantages of DC microgrid and AC microgrid. A equalization control of energy storage system is implemented in the DC microgrid, switch array used for load management control is arranged in AC microgrid.Therefore, the system studied in this paper works in the parallel operation mode, which makes the energy management system more flexible.(2)The topology of the hybrid AC/DC microgrid system, the operation mode and the system functions were expounded in detail. Each mathematical model and its corresponding control strategy were established, including photovoltaic power, battery, super-capacitor, bidirectional DC/AC converter, switch array and so on.This paper emphatically studied the equalization control strategy of hybrid energy storage system, and built the simulation module of the system for analysis.(3) The energy management strategy based on fuzzy control was proposed for the parallel operation mode. The design of the fuzzy controller aiming at the stable operation of the system and the optimization of the power and loads was described in detail. It makes that the loads can connect flexibly using by switch array and that the converter and hybrid energy storage can control coordinately. The corresponding simulation model was established and demonstrated on the Matlab/Simulink platform.The research results show that the energy management strategy of the parallel mode has enabled such effects to be achieved: maintenance of power balance in case of change of PV output, assurance of voltage stability of the AC and DC power lines, improvement of utilization rate of PV power and the lifespan of energy storage system, as well as optimization of matching between the supply side and the demand side.KEY WORDS:Hybrid AC/DC Microgrid, Parallel Operation Mode, Fuzzy Control, Hybrid Energy Storage, Switch Array, Optimal Matching目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第 1 章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2分布式发电与微电网 (1)1.2.1分布式发电 (1)1.2.2微电网 (2)1.3微网国内外现状 (3)1.4典型微网智能控制方法 (6)1.5本文的主要工作内容 (7)第 2 章交直流混合微网能量管理系统 (9)2.1微网结构 (9)2.1.1直流微网 (9)2.1.2交流微网 (9)2.1.3交直流混合微网 (10)2.2带有电路切换机制的交直流混合微网 (11)2.2.1带有电路切换机制的交直流混合微网拓扑结构 (11)2.2.2运行模式 (12)2.2.3集中式分层能量管理策略 (13)2.3并行运行模式下交直流混合微网的能量管理系统 (14)2.3.1光伏发电系统及其控制 (14)2.3.2混合储能系统及其控制 (17)2.3.3双向DC/AC变换器及其控制 (19)2.3.4开关阵列模型 (22)2.4仿真参数的选取 (23)2.5本章小结 (24)第 3 章交直流混合微网储能均衡控制策略及仿真 (25)3.1模糊控制理论 (25)3.1.1模糊控制技术及其特点 (25)3.1.2模糊控制系统的基本组成 (26)3.1.3模糊控制器的组成和工作原理 (26)3.2混合储能均衡控制策略 (29)3.3混合储能均衡控制策略仿真 (33)3.4本章小结 (36)第 4 章基于模糊控制的并行运行模式能量管理策略及仿真 (37)4.1基于模糊控制的并行运行模式能量管理控制策略 (37)4.1.1并行运行模式能量管理控制策略 (37)4.1.2输入输出量模糊化 (40)4.1.3模糊控制规则的设计 (42)4.1.4控制量去模糊化 (43)4.2工作模式选择模块的设计 (44)4.3开关阵列切换控制策略 (45)4.4并行运行模式下能量管理控制策略仿真 (46)4.4.1负荷侧管理仿真分析 (47)4.4.2混合储能控制策略仿真分析 (50)4.4.3交直流混合微网系统参数仿真分析 (52)4.5本章小结 (54)第 5 章总结与展望 (55)5.1总结 (55)5.2展望 (55)参考文献 (57)发表论文和参加科研情况说明 (61)致谢 (63)第 1 章绪论1.1课题研究的背景及意义人们对电力需求的快速增长使世界范围内能源领域面临重大挑战。

交直流混合微网优化运行研究

交直流混合微网优化运行研究
交直流混合微网是一种兼具交流微网与直流微网优势的新型微网,具有高效接纳分布式能源的优势,是当前电力系统领域的研究前沿?复杂多样的运行模式以及可再生能源的大规模接入,导致交直流混合微网在优化运行难度比常规交流微网难度增加很多?本文针对交直流混合微网中存在的复杂优化问题开展研究,首先给出了由相似日选择算法与Elman神经网络算法构成的可再生能源发电预测算法,从而为优化运行提供数据基础。

然后以最小化综合运行成本为目标,建立了包含大电网购/售电成本、微燃机燃料成本、储能运行成本、设备维护成本、潮流断面损耗成本以及负荷调节成本的交直流混合微网并网及离网模式优化运行模型。

鉴于交直流混合微网优化模型是多目标?多维度?非线性的复杂数学问题,本文提出一种由混沌搜索技术与黑洞算法相结合的混合智能算法对优化模型求解?最后结合示范工程数据对本文所提的并网及离网模式优化运行模型与混沌黑洞算法进行了仿真验证?仿真结果表明本文所提出的交直流混合微网优化运行方法可以有效解决优化运行问题,从而具有良好的学术研究意义与工程应用价值。

交直流混合微电网接地方式与安全性分析研究

交直流混合微电网接地方式与安全性分析研究摘要：本文介绍了交直流混合微电网的发展状况，分析了微电网中常见的接地方式，结合典型交直流混合微电网的接地系统，对其进行了接地安全性分析，提出了在不同运行条件下应选择的不同接地方式。

研究结果为交直流混合微电网的接地系统设计、运行方式选择和故障分析提供了理论依据。

关键词：交直流；微电网接地方式；安全性前言：现代电力系统是由各类发电机组、用电负荷、电网、储能等构成的集中供电模式，由于其用电需求巨大，负荷种类繁多，使得大电网难以有效解决因区域差异、负荷需求、分布式电源接入等导致的用电品质和供电效率降低等问题。

为了实现“双碳目标”，以风电和太阳能为代表的清洁能源大规模并网，该电力系统将实现高效、环保和清洁的电网运营。

利用分布式发电技术，一方面可以较好地解决电力供应短缺的问题；同时，DG接入也会对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。

鉴于此，本文提出了一种基于混合微网的新型分布式电源接入方式，并对其应用进行了展开分析。

一、交直流混合微电网的接地要求（一）交直流混合微电网拓扑结构交直流混合微电网主要由直流子网、交流子网以及双向互联变换器组成，在直流子网交直流混合微电网中，它起着连接交流网和直流负载的桥梁作用。

直流子网络能够将交流电转化为直流电供应给直流负荷，能够实现交流负荷和直流负荷的同步供电。

交流子网一般由多台发电机、多台负荷构成，并经配电网相互联接。

交流子网承担着微电网的大部分功率输入与输出，是微电网的主要能源。

交流子网既能为微网提供稳定、可靠的供电，又能实现能量交换与调度，使微网能更好的应对多样化的负荷需求与能源供给[1]。

目前来看混合微网的拓扑有三种类型即一对多型、多对一型和多对多型，其中（1）一对多型混合微网拓扑是指一个主微网连接多个从微网的情况。

主微网通常是一个较大且稳定的电力系统，而从微网则是由连接多个分布式能源和负载组成的小型网络。

主微网提供能源和控制服务，从微网则在需要时从主微网中获取能源，并向主微网发送运行数据和状态信息。

浅谈交直流混合微电网接入分布式新能源的关键技术综述

浅谈交直流混合微电网接入分布式新能源的关键技术综述摘要：随着社会的不断进步与发展，传统能源的供给相对短缺，环境问题愈加突出，新能源的利用成为人们关注的重点。

电能作为当前社会发展的基础性能源之一，其对于人们生产与生活都具有不可忽略的作用，如何提高电能的利用率，达到节约能源的目的，也就成为人们所研究的课题之一。

分布式电源接入是电网发展的必然趋势，微电网是促进电能运用合理化与管理有效性的必然模式。

本文结合交直流混合微电网的结构进行分析，并且就其接入分布式新能源的关键技术加以明确，希望能够为电能的合理配置与有效利用提供帮助。

关键词：交直流混合微电网；接入分布式；新能源；关键技术传统能源相对依靠自然，这就使得其在使用的过程中，会造成严重的环境问题。

为了有效地促进社会生产，保护环境，新能源的开发与利用成为当前所研究的重点。

分布式新能源的发展与整体入网调配也在该种背景下受到了人们的重视。

在能源互联网的背景下，分布式新能源也就是用户终端，其能够依靠区域内能源运用的实际状况来进行电能的输送与调配，而且能够与集中式大电网进行能源交互，从而为中心电能的运用提供支撑，这也就成为当前分布式新能源的关键性技术。

微电网就是在分布式新能源的运用下，所形成的一种模式，其将新能源与新型用户有效地联系起来，能够实现“节能减排”“环境治理”与“产业升级转型”三个效果，具有较强的社会适用性。

一、交直流混合微电网的结构与性能解析（一）结构所谓交直流混合微电网也就是通过公共连接点（point of common coupling，PCC）与大电网相连接，微电网的运行状态以并网模式与孤岛模式为主。

在该电网中，主要由如下几个部分组成：第一，单元控制方法。

其是指交直流混合微电网中的DG、储能装备与符合的控制运行方式；第二，电源管理系统。

DG间的协调控制策略是交直流混合微电网在并网模式下与孤岛模式下良好运行的关键。

其协调控制策略主要有能源管理与电源管理。