唐明， 李玉杰， 王林杰， 徐卓凌， 蔣偉毅， 陸水錦

(1. 清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，四川 成都 610213；2. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 211103；3. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102；4. 浙江清華長(zhǎng)三角研究院，浙江 嘉興，314001)

0 引言

微網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)[1—2]，可高效接納分布式電源，提高可再生能源的利用效率，提高供電可靠性和電能質(zhì)量[3—5]。微網(wǎng)可工作于并網(wǎng)模式和孤島運(yùn)行模式[6—7]，當(dāng)工作于孤島運(yùn)行模式時(shí)，可為偏遠(yuǎn)地區(qū)或者海島獨(dú)立供電[8—9]。

在單一交流微網(wǎng)中，直流源及直流負(fù)載須通過(guò)相應(yīng)DC/AC換流器接入；同理，在單一直流微網(wǎng)中，交流源及交流負(fù)載須通過(guò)相應(yīng)AC/DC換流器接入。相比于單一交(直)流微網(wǎng)，交直流混合微網(wǎng)可靈活高效地接納交(直)流源及負(fù)載，減少中間轉(zhuǎn)換步驟，提高能源利用率，降低成本[10—15]。隨著微網(wǎng)內(nèi)用電負(fù)荷的不斷增加，單個(gè)微網(wǎng)的容量約束以及供電穩(wěn)定性等問(wèn)題突出。若將鄰近交、直流微網(wǎng)以集群形式柔性互聯(lián)運(yùn)行，可以高效靈活地接納交、直流可再生能源以及負(fù)荷，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)的供電可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性[16—20]。

冰蓄冷興起于20世紀(jì)80年代，采用冰作為儲(chǔ)能介質(zhì)，使大型空調(diào)機(jī)組在用電低谷期儲(chǔ)存能量，并在電網(wǎng)的供電高峰期供應(yīng)冷負(fù)荷。冰蓄冷具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 可緩解用電高峰期的負(fù)荷，達(dá)到移峰作用；(2) 利用地區(qū)峰谷電價(jià)差獲得運(yùn)營(yíng)收益；(3) 系統(tǒng)中制冷設(shè)備滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行比例增大，狀態(tài)穩(wěn)定，可提高設(shè)備利用率[21—23]。

文獻(xiàn)[24]分別采用線性與非線性?xún)?yōu)化對(duì)某辦公樓冰蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比分析；文獻(xiàn)[25]從節(jié)能及碳排放角度，研究了北京市某辦公樓冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的控制策略。然而，目前針對(duì)冰蓄冷的研究?jī)H僅針對(duì)單一設(shè)備，并沒(méi)有充分考慮冰蓄冷裝置與多能微網(wǎng)其他設(shè)備間的協(xié)調(diào)與互動(dòng)，未從系統(tǒng)級(jí)層面研究含冰蓄冷裝置的多能微網(wǎng)的可控性。

因此，文中研究了如何通過(guò)有效的系統(tǒng)級(jí)控制策略，有效合理地利用冰蓄冷及分布式儲(chǔ)能裝置，實(shí)現(xiàn)多能微網(wǎng)的穩(wěn)定控制及功率平衡。首先介紹了多能微網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后詳述了自律協(xié)同控制策略的控制目標(biāo)以及詳細(xì)控制策略，進(jìn)而在PSCAD/EMTDC中搭建多能微網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證了所提自律協(xié)同控制策略的有效性。

1 含冰蓄冷裝置的多能微網(wǎng)

1.1 冰蓄冷裝置工作原理概述

冰蓄冷裝置利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量存儲(chǔ)，由于冰的單位體積蓄冷量比水大，因此貯槽所占容積較小。冰蓄冷裝置制冰溫度一般為-8～-4 ℃。按照蓄冰形式，可分為靜態(tài)蓄冰和動(dòng)態(tài)蓄冰。

靜態(tài)蓄冰是在盛冰容器內(nèi)或冷卻管外結(jié)冰，冰始終處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，具體可分為冰球式、冰盤(pán)管式。而動(dòng)態(tài)蓄冰技術(shù)則徹底改變了原有的傳熱方式，在不同空間完成傳熱環(huán)節(jié)和相變環(huán)節(jié)，傳熱時(shí)不結(jié)冰，結(jié)冰時(shí)不傳熱，傳熱過(guò)程始終為高效的液體強(qiáng)制對(duì)流方式，進(jìn)而消除蓄冰過(guò)程中的冰層熱阻，提高制冰熱交換器的效率。

作為城市大型建筑必不可少的組成部分，中央空調(diào)系統(tǒng)耗電量巨大，尤其在夏季高峰時(shí)段，易與工業(yè)用電負(fù)荷疊加，形成電力尖峰。將冰蓄冷裝置配置于多能微網(wǎng)中，在用電低谷時(shí)段制冷，用電高峰時(shí)段釋放冷量，充分利用冰蓄冷裝置的移峰填谷能力，可提高能源利用率，發(fā)揮更大的節(jié)能效益。

1.2 多能微網(wǎng)結(jié)構(gòu)

含冰蓄冷、分布式發(fā)電單元以及儲(chǔ)能單元的多能微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，交、直流區(qū)域以并聯(lián)方式通過(guò)電力電子接口裝置接入公共直流母線，可高效靈活地接納分布式發(fā)電單元和儲(chǔ)能單元，為本地負(fù)荷提供高可靠性供電。冰蓄冷納入多能微網(wǎng)控制框架后，可利用多能互補(bǔ)充分挖掘用戶(hù)的可調(diào)控潛力，提高用戶(hù)用能靈活性。

圖1 多能微網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of multi-energy microgrids

為便于闡述文中所提多能微網(wǎng)系統(tǒng)自律協(xié)同控制，將圖1所示多能微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等效為圖2所示多能微網(wǎng)等效模型。系統(tǒng)包含1個(gè)交流微網(wǎng)和2個(gè)直流微網(wǎng)。每個(gè)微網(wǎng)內(nèi)均包含松弛單元(如能量轉(zhuǎn)換裝置、蓄電池等儲(chǔ)能裝置、可控型分布式電源等)和功率單元(如新能源發(fā)電、負(fù)荷等)，其中松弛單元用于維持電壓/頻率(交流區(qū)域)和直流子網(wǎng)(直流區(qū)域)穩(wěn)定。采用最大功率控制的可再生能源分布式發(fā)電單元或功率調(diào)度模式下的儲(chǔ)能單元及負(fù)荷等均可看作功率單元。交、直流微網(wǎng)分別通過(guò)相應(yīng)互聯(lián)裝置(DC/AC或DC/DC)與公共直流母線相連。

圖2 多能微網(wǎng)等效模型Fig.2 Equivalent model of multi-energy microgrids

圖2中，Pp,A，Pp,B，Pp,C分別為微網(wǎng)A、B、C的功率單元輸出功率，即負(fù)荷和其余新能源發(fā)電單元出力的凈功率，以注入相應(yīng)母線為正方向；Ps,A，Ps,B，Ps,C分別為微網(wǎng)A、B、C內(nèi)松弛單元的實(shí)際儲(chǔ)能功率。

2 多能微網(wǎng)自律協(xié)同控制策略研究

2.1 多能微網(wǎng)控制框架及目標(biāo)

為實(shí)現(xiàn)圖2所示多能微網(wǎng)穩(wěn)定控制，提出如圖3所示的多能微網(wǎng)自律協(xié)同控制策略基本框架，期望實(shí)現(xiàn)以下暫穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制功能：

(1) 多能微網(wǎng)物理層面包括直流微網(wǎng)以及交流微網(wǎng)柔性互聯(lián)的分布式區(qū)域。每個(gè)微網(wǎng)利用就地控制器實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)自律控制目標(biāo)，微網(wǎng)間的協(xié)同控制由上層集中控制器實(shí)現(xiàn)控制。

(2) 多能微網(wǎng)中各微網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)裝置互聯(lián)，可接受上層集中控制器控制和調(diào)度，利用多能互補(bǔ)充分挖掘用戶(hù)的可調(diào)控潛力，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)相應(yīng)優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo)。

圖3 多能微網(wǎng)控制框架Fig.3 Control framework of multi-energy microgrids

通過(guò)多能微網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)自律協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)以下控制目標(biāo)。

(1) 儲(chǔ)能階段:電能富足,分布式能源發(fā)電，或電價(jià)較低從網(wǎng)上購(gòu)電時(shí)，冰蓄冷、蓄電池等分布式儲(chǔ)能裝置按照其額定容量吸納電能，合理承擔(dān)儲(chǔ)能能量。假定交流微網(wǎng)A、直流微網(wǎng)B和直流微網(wǎng)C內(nèi)松弛單元額定容量分別為Pos,A，Pos,B，Pos,C，且其容量比滿(mǎn)足Pos,A∶Pos,B∶Pos,C=a∶b∶1。當(dāng)多能微網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，期望通過(guò)自律協(xié)同控制策略保證3個(gè)微網(wǎng)內(nèi)松弛單元的實(shí)際儲(chǔ)能功率Ps,A，Ps,B，Ps,C能夠按照其額定容量比(即a∶b∶1)合理承擔(dān)，提高多能微網(wǎng)內(nèi)松弛單元利用效率。

(2) 釋能階段：負(fù)荷高峰時(shí)段，優(yōu)先投入冰蓄冷裝置，其余冷負(fù)荷等效電負(fù)荷以及電負(fù)荷由其他分布式儲(chǔ)能裝置按照其額定容量比合理承擔(dān)。

2.2 交/直流微網(wǎng)松弛單元控制策略

2.2.1 交流微網(wǎng)松弛單元控制策略

交流微網(wǎng)A內(nèi)功率單元采用恒功率控制策略，松弛單元控制策略如圖4所示。外環(huán)通過(guò)有功功率-頻率(P-f)下垂控制和無(wú)功功率-電壓(Q-V)下垂控制，分別生成內(nèi)環(huán)電壓瞬時(shí)值閉環(huán)控制系統(tǒng)的電壓參考值相位信號(hào)θA和電壓幅值信號(hào)Vref,A，然后經(jīng)過(guò)電壓內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)完成最終控制目標(biāo)。

圖4 交流微網(wǎng)松弛單元控制框圖Fig.4 Control block diagram of AC microgrid relaxation unit

圖4中，Qs,A為交流微網(wǎng)A松弛單元實(shí)際輸出無(wú)功功率；ωset,A，Vset,A分別為下垂特性曲線的交流頻率設(shè)定值和交流電壓幅值設(shè)定值；ωA為交流微網(wǎng)A的角頻率；ωB，VB分別為交流電壓的額定頻率和幅值基準(zhǔn)值；kp,A，kq,A分別為P-f下垂控制和Q-V下垂控制的下垂系數(shù)；vpwm為用于控制逆變器的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入。為減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，電壓內(nèi)環(huán)通常采用比例諧振(proportional-resonant,PR)控制。

由圖4可得交流微網(wǎng)A內(nèi)松弛單元輸出有功功率與頻率具有以下穩(wěn)態(tài)下垂特性：

ωA=ωset,A-Ps,A/kp,A

(1)

2.2.2 直流微網(wǎng)松弛單元控制策略

直流微網(wǎng)i(i=B，C)內(nèi)功率單元采用恒功率控制策略，松弛單元控制策略如圖5所示。外環(huán)通過(guò)有功功率-電壓(P-V)下垂控制產(chǎn)生內(nèi)環(huán)電壓參考值uref,i,經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)電壓/電流控制完成最終控制目標(biāo)。圖5中，uset,i,kp,i分別為直流微網(wǎng)i松弛單元的直流電壓設(shè)定值和下垂系數(shù)；kpu,i，kiu,i分別為電壓外環(huán)比例積分(proportional-integral,PI)控制器的比例系數(shù)和積分系數(shù)；kpi,i，kii,i分別為電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例系數(shù)和積分系數(shù)；ui為直流微網(wǎng)i母線電壓；iLs,i為負(fù)載電流測(cè)量值；isref,i為負(fù)載電流給定值；ds,i為電壓/電流控制器的輸出值。

圖5 直流微網(wǎng)松弛單元控制框圖Fig.5 Control block diagram of DC microgrid relaxaztion unit

當(dāng)直流微網(wǎng)i采用圖5所示直流電壓下垂控制策略時(shí)，可用式(2)的下垂控制特性描述直流微網(wǎng)母線電壓和系統(tǒng)內(nèi)平衡單元輸出穩(wěn)態(tài)功率關(guān)系。

ui=uset,i-Ps,i/kp,i

(2)

2.3 多能微網(wǎng)互聯(lián)裝置控制

多能微網(wǎng)互聯(lián)裝置控制策略是實(shí)現(xiàn)2.1節(jié)控制目標(biāo)的關(guān)鍵?；诮?直流微網(wǎng)松弛單元下垂特性，提出一種多能微網(wǎng)互聯(lián)裝置控制策略，如圖6所示。其中Pref,A，Pref,i分別為交流微網(wǎng)A、直流微網(wǎng)i接口互聯(lián)裝置的實(shí)際有功功率參考值；PIC,A，PIC,i分別為交流微網(wǎng)A、直流微網(wǎng)i接口互聯(lián)裝置的實(shí)際有功功率；Qref,A，QIC,A分別為交流微網(wǎng)A接口互聯(lián)裝置的實(shí)際無(wú)功功率參考值和實(shí)際無(wú)功功率；ΔωA為互聯(lián)功率控制環(huán)節(jié)引入的交流微網(wǎng)A的角頻率差值；ωIC,A為交流微網(wǎng)A互聯(lián)功率控制的角頻率給定值；ω0為角頻率標(biāo)準(zhǔn)值；ΔVA為互聯(lián)功率控制環(huán)節(jié)引入的交流微網(wǎng)A電壓差值；Vset,A為交流微網(wǎng)A的電壓給定值；V0為交流電壓控制器的輸入值；di為移相控制器的輸出值；Kp，Hp分別為P-f控制下垂系數(shù)和慣性參數(shù)；Kq，Hq分別為Q-V控制下垂系數(shù)和慣性參數(shù)；Gp(s)為移相控制傳遞系數(shù)。

交流微網(wǎng)互聯(lián)裝置控制包含互聯(lián)功率控制、虛擬同步控制以及電壓瞬時(shí)值閉環(huán)控制三部分；直流微網(wǎng)互聯(lián)裝置包含互聯(lián)功率控制和移相控制兩部分?；ヂ?lián)功率控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)多能微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵，核心思路如下：首先，假定圖2所示多能微網(wǎng)公共直流母線處含1個(gè)虛擬松弛單元，構(gòu)造式(3)所示的虛擬直流電壓下垂控制曲線。

Udc=Udcref-Pdc/kdc

(3)

式中：Udc為公共直流母線電壓；Udcref，Pdc分別為虛擬直流電壓下垂控制中直流電壓設(shè)定值及虛擬儲(chǔ)能單元注入直流系統(tǒng)功率；kdc為下垂系數(shù)。

定義功率誤差如下：

(4)

式中：ΔPA，ΔPB，ΔPC分別為交流微網(wǎng)A、直流微網(wǎng)B和直流微網(wǎng)C的功率誤差。

此外，由于各交、直流微網(wǎng)中松弛單元實(shí)際輸出功率和公共直流母線處虛擬儲(chǔ)能單元的注入功率分別具有式(1)—式(3)所示下垂運(yùn)行特性，因此式(4)中各功率誤差可進(jìn)一步表示為：

(5)

在式(5)基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)圖6所示互聯(lián)功率控制系統(tǒng)，表述如下：

(6)

式中：GIC,A(s)，GIC,B(s)，GIC,C(s)分別為相應(yīng)互聯(lián)功率控制系統(tǒng)的控制器，文中均為PI控制器。

DC/AC互聯(lián)裝置內(nèi)環(huán)采用虛擬同步控制策略。DC/DC互聯(lián)裝置內(nèi)環(huán)控制可直接采用功率閉環(huán)或電流閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)功率跟蹤控制。

綜上可知，互聯(lián)裝置采用文中所提控制策略，可充分利用各交、直流微網(wǎng)電壓及頻率信息，并將其有效耦合在一起，互聯(lián)裝置可對(duì)各子網(wǎng)內(nèi)功率擾動(dòng)或故障引起的電壓/頻率波動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)，并將其波動(dòng)信息傳遞給其他正常運(yùn)行的微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，使得整個(gè)多能微網(wǎng)成為有機(jī)整體，提高系統(tǒng)的靈活性和可控性。

3 自律協(xié)同控制仿真驗(yàn)證

3.1 多能微網(wǎng)仿真系統(tǒng)建模

在PSCAD/EMTDC中搭建多能微網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，交流微網(wǎng)A中能量轉(zhuǎn)換裝置等效為松弛單元，直流微網(wǎng)B、C中蓄電池、可控型分布式電源等效為松弛單元。選擇交流微網(wǎng)A、直流微網(wǎng)B、直流微網(wǎng)C內(nèi)松弛單元額定容量Pos,A，Pos,B，Pos,C均為100 kW，比例關(guān)系為a∶b∶1=1∶1∶1。即當(dāng)多能微網(wǎng)處于儲(chǔ)能階段時(shí)，期望通過(guò)文中所提控制方法實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)中松弛單元實(shí)際儲(chǔ)能功率Ps,A，Ps,B，Ps,C按照其額定容量比(即a∶b∶1=1∶1∶1)合理承擔(dān)，提高多能微網(wǎng)內(nèi)松弛單元利用效率。在該仿真算例中，交流微網(wǎng)松弛單元、直流電網(wǎng)松弛單元、交流微網(wǎng)接口變流器DC/AC及直流微網(wǎng)接口變流器DC/DC控制參數(shù)分別見(jiàn)表1—表4，功率基值為100 MW。表中，kpu,A，kRu,A分別為交流微網(wǎng)A中電壓內(nèi)環(huán)PR控制的比例系數(shù)和諧振系數(shù)；kp，ki分別為PI控制器的比例系數(shù)和積分系數(shù)。

表1 交流微網(wǎng)松弛單元控制參數(shù)Table 1 Control parameters of relaxation unit in AC microgird

表2 直流微網(wǎng)松弛單元控制參數(shù)Table 2 Control parameters of relaxation unit in DC microgird

3.2 不同工況仿真結(jié)果對(duì)比

基于上述仿真系統(tǒng)，文中主要針對(duì)以下工況進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以此來(lái)驗(yàn)證所提基于柔性直流互聯(lián)的多能微網(wǎng)自律協(xié)同控制策略。

表3 DC/AC控制參數(shù)Table 3 Control parameters of DC/AC

表4 DC/DC控制參數(shù)Table 4 Control parameters of DC/DC

工況Ⅰ：儲(chǔ)能階段。在該仿真工況中，首先測(cè)試和驗(yàn)證了多能微網(wǎng)通過(guò)各自互聯(lián)裝置進(jìn)行柔性直流互聯(lián)的平滑啟動(dòng)；然后通過(guò)在線調(diào)整交、直流微網(wǎng)內(nèi)功率單元輸出功率來(lái)模擬微網(wǎng)內(nèi)分布式電源或負(fù)荷波動(dòng)，以此來(lái)測(cè)試和驗(yàn)證文中所提控制策略的控制效果。

工況Ⅱ：釋能階段。優(yōu)先投入交流微網(wǎng)冰蓄冷裝置，其余冷負(fù)荷等效電負(fù)荷及其他電負(fù)荷由其他分布式儲(chǔ)能裝置按照其額定容量比合理承擔(dān)。

3.2.1 儲(chǔ)能階段

儲(chǔ)能階段中，功率單元輸出功率、公共直流母線電壓、直流微網(wǎng)電壓、交流微網(wǎng)頻率、各交直流微網(wǎng)松弛單元輸出功率及互聯(lián)裝置輸出功率分別如圖7—圖10所示。

圖7 功率單元輸出功率動(dòng)態(tài)Fig.7 Dynamics of power outputs of power units

圖8 直流電壓和頻率動(dòng)態(tài)(儲(chǔ)能階段)Fig.8 Dynamics of DC voltages and frequency(stage of energy storge)

圖9 松弛單元輸出功率動(dòng)態(tài)(儲(chǔ)能階段)Fig.9 Dynamics of power output of relaxation units(stage of energy storge)

圖10 互聯(lián)裝置輸出功率動(dòng)態(tài)(儲(chǔ)能階段)Fig.10 Dynamics of power output of interlinkingconverters (stage of energy storge)

t<0.4 s時(shí)，3個(gè)微網(wǎng)功率單元輸出功率分別為Pp,A=100 kW(即1 p.u.)，Pp,B=50 kW(即0.5 p.u.)，Pp,C=20 kW(即0.2 p.u.)，交/直流微網(wǎng)接口變流器處于待機(jī)狀態(tài)。

t處于0.4～3 s時(shí)，多能微網(wǎng)互聯(lián)裝置DC/DC(直流微網(wǎng)B)、DC/DC(直流微網(wǎng)C)以及DC/AC(交流微網(wǎng)A)分別于0.4 s，0.8 s，1.4 s依次投入運(yùn)行。由圖可知，經(jīng)過(guò)暫態(tài)波動(dòng)后，公共直流母線電壓、直流微網(wǎng)電壓以及交流微網(wǎng)頻率均能維持恒定，且各松弛單元(儲(chǔ)能裝置)儲(chǔ)能功率按照其額定容量比(即a∶b∶1=1∶1∶1)進(jìn)行分配。

t處于3～5 s時(shí)，為模擬功率擾動(dòng)，t=3 s時(shí)，直流微網(wǎng)C功率單元輸出調(diào)整為Pp,C=50 kW(即0.5 p.u.)；t=4 s時(shí)，交流微網(wǎng)A以及直流微網(wǎng)B功率單元輸出分別調(diào)整為Pp,A=50 kW(即0.5 p.u.),Pp,B=20 kW(即0.2 p.u.)。由圖可知，正常功率擾動(dòng)下，經(jīng)過(guò)暫態(tài)調(diào)節(jié)后，公共直流母線電壓、直流微網(wǎng)電壓和交流微網(wǎng)頻率均能維持恒定，且各松弛單元(儲(chǔ)能裝置)儲(chǔ)能功率可按照其額定容量比合理承擔(dān)，驗(yàn)證了文中所提控制策略的有效性。

3.2.2 釋能階段

根據(jù)冷負(fù)荷需求，優(yōu)先投入所有冰蓄冷裝置，其余冷負(fù)荷等效電負(fù)荷以及電負(fù)荷由其他分布式儲(chǔ)能裝置按照其額定容量比合理承擔(dān)。此時(shí)，公共直流母線電壓、直流微網(wǎng)電壓、交流微網(wǎng)頻率、各交直流微網(wǎng)松弛單元輸出功率及互聯(lián)裝置輸出功率分別如圖11—圖13所示。

圖11 直流電壓和頻率動(dòng)態(tài)(釋能階段)Fig.11 Dynamics of DC voltages and frequency(stage of energy release)

圖12 松弛單元輸出功率動(dòng)態(tài)(釋能階段)Fig.12 Dynamics of power output of relaxation units(stage of energy release)

圖13 互聯(lián)裝置輸出功率動(dòng)態(tài)(釋能階段)Fig.13 Dynamics of power output of interlinkingconverters (stage of energy release)

t<6 s時(shí)，3個(gè)微網(wǎng)功率單元輸出功率分別為Pp,A=-50 kW (即-0.5 p.u.)，Pp,B=-50 kW(即-0.5 p.u.)，Pp,C=-50 kW(即-0.5 p.u.)，交流微網(wǎng)松弛單元(能量轉(zhuǎn)換裝置)儲(chǔ)能Ps,A=50 kW(即0.5 p.u.)。多能微網(wǎng)互聯(lián)裝置DC/AC(交流微網(wǎng)A)，DC/DC(直流微網(wǎng)B)以及DC/DC(直流微網(wǎng)C)均已投入運(yùn)行且達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

t處于6～8 s時(shí)，假定在t=6 s時(shí)等效冷負(fù)荷為100 kW，其他電負(fù)荷共100 kW，優(yōu)先投入交流微網(wǎng)冰蓄冷裝置，此時(shí)，交流微網(wǎng)A松弛單元將不再參與微網(wǎng)頻率控制，交流微網(wǎng)頻率需要得到其他微網(wǎng)支撐。由圖11和圖12可知，交流微網(wǎng)A頻率得到有效支撐，直流微網(wǎng)B以及直流微網(wǎng)C的松弛單元輸出功率仍按照其額定容量比分配。

4 結(jié)語(yǔ)

文中針對(duì)含冰蓄冷裝置的多能微網(wǎng)，從系統(tǒng)全局出發(fā)，提出一種自律協(xié)同控制策略，合理利用冰蓄冷及儲(chǔ)能裝置多種能量，實(shí)現(xiàn)多能微網(wǎng)公共直流母線電壓、直流微網(wǎng)電壓、交流微網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了文中所提控制策略的有效性，該控制策略使得全系統(tǒng)形成整體，可提高整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和可控性，為含冰蓄冷裝置的多能微網(wǎng)系統(tǒng)層面控制設(shè)計(jì)提供了一條新思路。

本文得到國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司科技項(xiàng)目(J2019052) 資助，謹(jǐn)此致謝!