科研案例 | dAC在交直流混合微电网分布式控制中的应用

在现代电力系统中，微电网不仅为分布式电源提供了能量接口，而且提高了传统电力系统在极端环境下的可靠性。然而，随着新能源技术和分布式发电的快速发展，直流型分布式电源和负荷占比逐渐提升，在接入交流电网时，需要通过能量转换装置进行变流，这无疑增加了成本、降低了效率。

交直流混合微电网的出现解决了上述问题，这种混合微电网由交流子网、直流子网以及连接两侧子网的互联变流器组成，兼顾了交流微电网和直流微电网的优点，同时适应更多种类的分布式电源和负荷，使其能够灵活接入系统，减少电能变换环节，提高微电网供电可靠性以及经济性。

交直流混合微电网的复杂网络结构对控制策略有更高的要求。因此，该案例通过dAC平台搭建交直流混合微电网系统，进而研究能够确保系统安全稳定运行的控制策略。在该系统中，dAC可作为并网逆变器，将交流分布式电源接入直流子网，或是将直流分布式电源接入交流子网，充当分布式电源的能量接口。也可作为互联变流器，负责连接交流子网和直流子网，协调交直流子网之间的功率传输。同时，dAC平台会与上位机连接，接收控制策略部署以及传输实验数据。该案例旨在将分布式二次控制方法部署到dAC平台，解决交直流混合微电网电压与频率的支撑和恢复问题，实现全网分布式电源的功率均分。同时希望该方法在负荷波动、通信失效等特殊情况下仍可行且有效，满足分布式电源即插即用功能，提高交直流混合微电网系统鲁棒性和供电可靠性。

图1为交流负荷变化时分布式电源和互联变流器的有功功率曲线图。由图可见，在采取分布式控制策略后，三台分布式电源实现了有功功率均分，而互联变流器可以随负荷动态调整有功功率。

图1

图2为直流负荷变化时分布式电源和互联变流器的有功功率曲线图。由图可见，在直流负荷增加或减小时，分布式控制策略仍能确保分布式电源处于功率均分状态。

图2

图3为分布式电源即插即用功率曲线图，由图可见，t=10s时，切除DG2并断开通信，其余两台分布式电源仍能保持功率均分；t=35s时，并入DG2；t=45s时，DG2接入通信网络，从而实现功率均分。该案例体现了分布式控制策略能满足分布式电源即插即用功能，投入切除较为灵活，且过程中仍能确保系统稳定，具有较好的供电可靠性和系统鲁棒性。

图3

（a）物理接线图

（b）拓扑结构图

为落实“双碳”政策，支撑能源结构清洁化转型，提升分布式能源的充分消纳和利用效率，交、直流微电网共存、协同发展已经成为重要的发展方向。交直流混合微电网系统具有运行灵活多变、传输效率高、经济成本低等优点，因此，研究交直流混合微电网的控制策略确保其安全稳定运行具有十分重要的意义。

参考文献：

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