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0引言
近年来,直流微电网的研究和发展获得国内外众多知名高校、大型企业、相关研究机构的广泛关注。
以高校为例,日本东京工业大学、大阪大学等在2004年提出了一种双极结构的直流微电网系统结构。
2007年美国弗吉尼亚理工大学CPES中心提出了“Sustainable Building Initiative(SBI)”研究计划,主要为未来住宅和楼宇提供电力。
自2008年以来,欧盟开展一项名为UNIFLEX (Universal and Flexible Power Management)的研究项目,研究通过新型功率变换技术适应未来有大量分布式电源接入的欧洲电网的功率流动管理。
2011年美国北卡罗来纳大学提出了“The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management(FREEDM)”系统结构,以直流供电为基础用于构建未来自动灵活的可再生能源传输和管理网络。在中国,直流微电网的研究刚刚起步。
由深圳供电局承担的国家863项目“基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用”于2013年正式启动,目前研究重点集中在以直流微电网为核心的低压直流配电网方面。
由浙江省电力公司承担的国家863项目“高密度分布式能源接入交直流混合微电网关键技术”于2015年正式启动,项目主要围绕高密度分布式可再生能源接入,重点攻克交直流混合微电网系统的网架配置优化、稳定控制等理论与技术难点。
完善的稳定控制策略是直流微电网在复杂运行条件下安全稳定运行的重要保障,同时也是上层(即能量管理和优化调度层)各种运行优化策略的唯一实施途径。本文结合未来直流微电网发展趋势,对直流微电网母线电压控制、多源协调控制、运行模式切换及稳定性问题等直流微电网稳定控制关键技术进行了全面分析和总结。
1直流微电网稳定控制面临的关键问题
1.1直流微电网拓扑结构
图1为适用于未来智能家庭、商业楼宇,以及工业园区的直流微电网结构示意图,图中分布式电源、储能单元及负荷均通过相应DC-DC或DC-AC变流器接入直流母线,部分直流负荷可直接接入相应电压等级直流母线,若直流微电网可与大电网互联,则通常通过双向DC-AC变流器接入交流电网。随着直流微电网容量和规模的不断增大,受地域因素、供用电主体及功能性差异等影响,一定区域内将可能形成多个直流微电网。为了能进一步提高系统供电可靠性和可再生能源发电能效,多个邻近微电网将可能形成多微电网系统,构成直流微电网群。多个直流微电网以集群的形式互联和运行,各子微电网间通过群能量调度与群协调控制实现相互支撑控制。
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最近,江苏省规模最大的工业园区级微电网在常州武进高新区创新产业园投运,该微电网由常州滨湖建设发展集团有限公司与国网常州供电公司合作建设,供能面积达37万平方米,年用电量约4200万千瓦时,建设1.61兆瓦分布式光伏,可为楼宇、厂房等提供稳定可靠的绿色能源供应。读完这则消息,笔者生出许多感慨
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