中壓直流互聯配電網絡協調控制技術分析

閆洪瑜

（中國三峽新能源(集團)股份有限公司江蘇分公司， 江蘇 鹽城 224000）

引言

電力能源是國民經濟發展的核心能源，隨著科技的發展，用電設備種類和規模迅速擴大，對供電的穩定性和安全性也提出了更高的要求。目前多數電網系統的饋線間均通過聯絡開關相連接，不同的供電區域間無法實現供電功率的平衡轉換也無法進行靈活的組網，因此極大地限制了科學供電的進一步發展[1]。

針對現有供電系統的不足，并結合城市化擴大對供電網絡供電靈活性的需求，本文提出了一種新的中壓直流互聯配電網絡協調控制技術，在該系統中以中壓直流互聯為核心，將不同區域的供電網絡之間建立柔性互聯通道，實現環形閉合式的多端并聯供電結構。該技術不僅減少了電流在轉換過程中的損耗，而且還是實現了不同區域間能量的互補，通過仿真分析表明該系統能夠根據各個端口之間的功率情況實現功率的平衡分配，對提升供電系統的運行可靠性具有十分重要的意義。

1 中壓直流互聯配電網絡結構

為了提高供電系統的兼容性，降低電力傳輸過程中的電能損耗，本文提出了一種新的中壓直流互聯配電網絡，該網絡采用了雙端并聯的供電架構，具有結構簡單、適配性強的優點，該中壓直流互聯配電網絡架構如圖1 所示，圖中HVAC 表示高壓交流，MVAC 表示中壓交流，LVDC 低壓直流電網，PET 表示多端口電力電子變壓器[2]。

由圖1 可知，在該配電網絡架構中，可調節性的電氣節點為多端口電力電子變壓器，該節點通過中壓交流器件端口和交流供電網絡相互連通，不同區域之間則可以利用中壓直流饋線來作為連通結構，實現不同區域之間的跨區連通。為了滿足傳輸靈活性和兼容性的需求，饋線選取的工作電壓等級為±10kV，能夠使其同時滿足10 kV 和20 kV 交流配電網絡的供電需求。

在系統運行過程中低壓直流電網主要是由儲能裝置、光伏、直流負載等構成，由于這些負載裝置的接入點的輸入電壓受最大功率點跟蹤的影響極大，考慮到系統運行穩定性和兼容性，最終選擇中壓直流電網的端子電壓為±380 V。

當兩個區域內的供電均達到均衡狀態時，多端口電力電子變壓器開始對各端口所連接的電網進行主動施控，利用中壓直流饋線將兩個區域你的電能進行平均分配，同時系統利用低壓直流網絡將兩個區域內分散的能量進行連接，使區域內的能量能夠進行互換和流動[3]。在供電過程中若一個區域內的負荷出現突然增加，導致供電不足時，臨近區域的電能能夠通過中壓直流饋線迅速的進行能量的傳遞，達到能量平衡的目的。

該架構的優點在于能夠實現不同負荷下的供電穩定性，能夠為負載提供不間斷的電能支持，而且能夠有效地降低發電機組運行時的啟停次數，減少供電網絡在供電過程中的損失，提高供電柔性和可靠性。

2 中壓直流網絡柔性配電控制邏輯

中壓直流網絡柔性配電運行架構需要滿足對各區域平衡供電的需求，又需要保證當交流電網供電異常時控制低壓直流網絡內的直流供電電源為網絡內的用電負荷供電，因此在不同情況下的運行控制邏輯對系統能否正常運行的關系極大，根據中壓直流網絡柔性配電系統的實際工作需求，本文所提出的柔性配電控制邏輯如圖2 所示[4]。

2 仿真驗證

利用matlab 仿真分析軟件建立全電壓等級的中壓直流互聯配電網絡結構[5]，對其運行過程中的調控可靠性進行仿真分析，結果如圖3 所示，圖中正值表示功率從端口處流入，負值表示功率從端口處流出。

由實際仿真分析結果可知，在0～0.2 s 時間內，區域1 內的系統在確保低壓直流電網運行所需功率的情況下，還可以通過低壓直流端口吸收微電網內的盈余功率，然后供給用電負荷。

在0.2～0.4 s 的范圍內，區域1 內的用電負荷開始上升，系統開始出現5 MW 的功率缺口，而此時區域2 內的供電網絡開始通過中壓直流互聯配電系統向區域1 內提供平衡功率。

在0.4～0.6 s 的范圍內，區域1 內的用電負荷還存在著約2.5 MW 的功率缺口，同時區域2 內的配電網絡則繼續向著區域1 內輸出同等數量的功率，從而有效填補了微電網運行時的功率缺口。

在0.6～0.8 s 的范圍內，區域2 內的用電負荷開始存在2.5 MW 的功率缺口，此時區域1 則開始通過網絡向區域2 內輸出用電功率，確保系統內功率的平衡性。

通過仿真分析可知，該中壓直流互聯配電協調控制技術，能夠根據各個端口之間的功率情況實現功率的平衡分配，降低了在供電過程中的能量消耗，提高了供電可靠性和經濟性。

4 結論

對現有供電系統在進行多端口供電時無法形成功率平衡、調控性能差的不足，提出了一種新的中壓直流互聯配電網絡協調控制技術，對該控制系統的整體結構等進行了分析，結果表明：

1）中壓直流互聯配電網絡，采用了雙端并聯的供電架構，具有結構簡單、適配性強的優點;

2）中壓直流網絡柔性配電運行架構需要滿足對各區域平衡供電的需求，又需要保證當交流電網供電異常時控制低壓直流網絡內的直流供電電源為網絡內的用電負荷供電；

3）仿真分析結果表明，該系統能夠實現不同區域功率的頻分配，降低了在供電過程中的能量消耗。