自储能多端背靠背柔直在主动配电网运行优化中的应用研究

To further upgrade power supply reliability and accommodate high permeability distributed energy are the current important issues need to be solved for our distribution network. This project is based on the existing flexible power flow control technology and energy storage technology. The project considers organic integration of both, proposing self energy storage multi-terminal back-to-back technology. Through the establishment of the back-to-back VSC-HVDC ‘similar energy storage’ operating model. Expressing unity both energy transfer characteristics at ”time and space” two-dimensional. Researching the feasible topology structure set of the mentioned device, Dividing typical application scenario, Constructing energy storage and capacity ratio models of each group of converter. Giving the capacity configuration scheme under different scenarios. Researching and designing the projection adaptive command filter backstepping controller ,Proposing an improvement strategy in terms of master-slave coordination control. Based on this , The space and time different dimensions of energy control technology are unified applied to optimal operation of distribution network，Establishing multi-target optimal operation model of active distribution network in typical scenarios. Applying the adaptive dynamic programming algorithm to solve the constraints of the optimal solution of the uncertain disturbance and the ‘curse of dimensionality’. Using a combination of the mechanism analysis, modeling and simulation and field trails to form the system theory. Research results will lay a theoretical foundation and technical support for the flexible interconnection distribution network covered ‘source, grid, load, storage, control’.

供电可靠性进一步提升和友好消纳高渗透率分布式能源是我国配电网当前亟需解决的重要问题。本项目在已有柔性潮流控制技术和储能技术的基础上，考虑两者的有机融合，提出自储能多端背靠背柔直技术，通过建立背靠背柔直的“类储能”运行模型，统一表达两者在“时-空”二维层面的能量转移特性，研究所提装置的可行拓扑结构集，划分典型应用场景，构建储能与各组换流器的容量配比模型，给出不同场景下的容量配置方案。研究并设计投影自适应指令滤波反推控制器，提出改进的主从协调控制策略。以此为基础，将空间轴时间轴两个不同维度的能量调控技术统一应用于配电网优化运行，建立主动配电网多目标时序优化模型，应用自适应动态规划算法解决“维数灾”和不确定性扰动对最优求解的制约。采用机理分析、建模仿真和现场实验相结合的研究方法，形成系统理论，研究成果将为涵盖“源、网、荷、储、控”柔性互联配电网奠定理论基础和技术支撑。

在已有柔性潮流控制技术和储能技术的基础上，探索两者的有机融合和功能优势互补，提出自储能多端背靠背柔直技术，建模分析其在“时-空”二维层面能量转移特性的统一表达，提出可行拓扑和典型应用场景集，优化内部容量配比，研究系统的高精度鲁棒控制技术和协调控制策略，进而研制自储能多端背靠背柔直系统原型样机；以此为基础，研究自储能柔性互联配电网优化运行的多目标场景建模与时序优化求解算法；最终目标是将空间轴和时间轴两个不同维度的能量调控技术统一应用于配电网运行优化。.通过本项目的研究，构建了涵盖“源、网、荷、储、控”的柔性互联配电网新形态，在合理的容量（成本）下，应用自储能多端背靠背柔直技术大幅提升配电网的供电能力和可靠性，实现规模化清洁能源的满额友好消纳，实现负荷动态均衡和高品质供电，减少系统网损提高经济运行水平。研究成果可为主动配电网新型柔性互联架构体系构建、协调控制与优化调度运行提供理论和技术支撑，最终服务于“能源清洁高效利用”这一能源电力行业的根本宗旨。.取得的成果创新特色具体如下：.（1）建模分析了系统“时-空”二维层面能量转移特性，构建了“类储能”运行模型。.（2）针对选址空间扩大和储能全时段优化带来的计算复杂性问题，分别提出集群划分的选址方法和三步场景生成方法，提高了方案求解效率。.（3）样机装置除了实现配电网“交-直-交”柔性合环，储能的引入使其具备了时间和空间（馈线间）层面的有功无功灵活控制能力。.（4）装置控制算法解决了微分膨胀和控制饱和问题，提高了系统鲁棒性；控制策略更好地解决了直流电压稳定问题，实现了各端柔直和储能单元的协调控制。.（5）基于改进模型预测控制的优化运行方法，在保持经典MPC优势的基础上，自适应设计了域参数，降低了源荷不确定性对优化的影响。.（6）多时间尺度电压优化方法，针对高渗透分布式电源造成的电压越限问题，有效减少了电压越限的持续时间。

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