电力信息化

基于柔性直流互联的交直流混合配电网建模与仿真分析
随着分布式能源(DG)技术以及柔性直流输电技术越来越成熟,其在电网中拥有越来越高的渗透率,为保证高渗透率分布式能源接入的交直流配电网的可靠稳定运行,投运前对整个交直流混合配电网工程的详细建模和运行工况的仿真分析十分重要。

由于柔性直流输电系统以及大量的逆变型分布式电源接入,系统建模需要模拟大量的开关器件,运用电磁暂态数字仿真技术效率较低,且无法预期硬件实现中可能存在的问题。数字物理系统混合实时仿真技术作为替代真实环境或设备的一种典型方法,既提高了仿真的逼真性,又解决了以前存在于真实系统测试中的环境制约以及复杂建模难题,在电力电子及柔性直流等仿真领域已经显现优势。



主要内容及创新点

交直流混合配电网的详细建模和多运行工况的仿真分析,将有效支撑主动配电网工程投运和可靠稳定运行。然而目前大规模的基于柔直的交直流混合配电网系统级仿真的时效性和实用性不足。因此,本文基于实时数字仿真平台RT-LAB 建立交直流混合主动配电网模型,为江苏省基于柔性直流互联的交直流混合主动配电网应用示范工程,如图2所示,该拓扑包含±20kV柔性直流互联系统、分布式光伏、分布式风电、储能系统、电动汽车充换电负荷以及直流微网等可控单元及相应变流器控制的详细建模。



为验证所建立主动配电网RT-LAB模型及其控制的有效性,对系统的运行特性进行仿真分析,考察其在负荷低谷方式下由储能系统充电消纳、负荷低谷方式下存在电力缺口时由储能系统放电供给、高峰电力缺口较大时通过柔性直流互联从外部电网受电3种工况下指令控制、功率传输、并网模式切换时电网电压电流以及频率暂态过程。

针对电力盈亏优先考虑储能系统平衡的局限性问题,将柔性直流互联应用于交直流混合配电网工程,可以在换流站一端出现功率缺口时由直流母线及时提供功率供给。例如微网有功功率有2.53 MW的功率缺口,相对于柔直容量的0.158 pu,通过柔性直流互联从外部电网受电时功率传输,两站的运行情况如图3所示。



结论

1)本文基于实时数字仿真平台RT-LAB建立交直流混合主动配电网模型,该拓扑包含±20 kV柔性直流互联系统、分布式光伏、分布式风电、储能系统、电动汽车充换电负荷以及直流微网等可控单元及相应变流器控制的详细建模。该模型在RT-LAB实时仿真平台实时运行,模型分为9个核进行并行计算,仿真步长50微秒,核资源占用最多为88.96%,平均占用资源为41.5%,显著体现了系统仿真的高效性和时效性。

2)针对电力盈亏优先考虑储能系统平衡的局限性问题,将柔性直流互联应用于主动配电网功率协调控制,可以在换流站一端出现功率缺口时由直流母线及时提供功率供给,并对储能系统充放电消纳工况、高峰电力缺口时由柔性直流互联从外部电网受电工况进行仿真分析,验证该系统在配电网应用的有效性。该模型为交直流混合主动配电系统理论及工程应用的研究提供前期参考和理论指导。
(本文转自电网技术,如有版权问题,请联系小编)
来源 | 电网技术     时间 | 2018-05-24
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