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下垂控制的特点是正常稳定运行时不需要上层控制器进行整定值的协调,失去通信也不影响系统运行;同时扩展方便,适宜大量DER的接入。但由于风力与光伏发电系统一般期望最大功率输出,且其间歇波动性特点限制了调压能力,需要配合储能系统进行调压[16]。
3、算例及结果分析
3.1 仿真模型
将IEEE16节点的交流系统算例[17]改造为基准容量100MW、额定直流电压为30kV的直流配网,如图10所示。节点1、2、3接入具有功率调节能力的分布式电源,系统运行方式为闭环运行(图10虚线全部连接),电网参数及负荷数据如表1所示。为突出研究重点,系统建模与仿真作如下简化:
1)设全网为恒功率负荷,忽略线路分布电容;
2)忽略下垂控制系数对系统功率分布的影响。
用PSCAD/EMTDC搭建16节点直流配电网模型。节点2经双向AC/DC变流器接上级交流电网,节点1、3经DC/DC变流器接直流电源。主从控制方式下节点2变流器为定直流电压控制,节点1、3变流器为定功率控制;采用下垂控制方式时,三个电源下垂系数均设为1。设定节点16接入一台容量为2MW的风电机组,通过对风电机组接入、退出及稳定运行等工作状态下系统运行特性仿真分析,比较分析下垂控制和主从控制两种控制方式下系统网络损耗、电压波动的变化特点。风电机组以最大功率跟踪方式运行,采用甘肃某风电场的风速数据,风力机输出功率曲线如图11所示。
3.2 仿真结果分析
3.2.1 不同控制方式下系统电压波动特性
图12为16节点(风电机组接入点)电压波动曲线。风机在10s投入电网后以最大功率跟踪方式运行,30s退出。风机接入前16节点电压在两种控制方式下维持平稳且运行在同一水平。在下垂控制方式下,风机投入时节点电压曲线上升,最大电压偏差约为5%,运行期间,电压曲线随风机输出功率波动;主从控制方式下的电压曲线则始终保持基本平稳。这表明主从控制方式对系统电压波动具有更好的控制效果,有利于保证电压质量。
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