控制策略

随着泛在电力物联网的深化建设以及储能技术的不断进步，未来配电网中分布式储能将会呈现爆发式增长。但是如何在项目规划中充分体现分布式储能的评估价值是现有研究中较少关注的方向。本报告将从配置多大容量、何种类型的储能实现收益最大化、基于所处的市场环境，储能系统该参与哪些功能应用、各功能收益如何计算、为了最大化收益，储能系统所需采用的控制策略、盈利能力如何评价等5个方面展开介绍，最后介绍评估平台设计的思路。

本项目通过对直流电源系统框架、蓄电池全状态多变量监测方法及在线核容放电方法进行研究分析，首次提出新型直流电源系统中两段直流母线互为备用策略、蓄电池远程在线核容放电的控制策略和关键技术，形成一套远程在线核容放电的变电站智能直流系统，由蓄电池全状态智能监测、在线核容成套设备、DC-DC直流智能母联和智能高频开关充电模块及站用电源监控系统组成，可实现功能：1以DC-DC智能母联搭建出两段直流系统的在线热备用框架，当发生直流母线失压或欠压时，能自动保持直流母线的连续供电特性，保证直流系统供电可靠性；2.不脱离直流系统下蓄电池远程在线核容放电（所放电的电能回馈电网）和蓄电池全状态多变量数据的远程实时监测、维护，替代原有静态、离线、人工的蓄电池运维模式，及时发现蓄电池隐患，提高运维效率；3.实现直流充电机对交流输入低电压和缺相的适应性的措施，进一步保证电网故障初期直流系统的运行稳定性；4.搭建一套完整的蓄电池远程后台维护系统，可管理500个变电站的蓄电池系统，可实现站用电源系统的实时监测、蓄电池自动在线养护、历史数据保存及分析、蓄电池性能综合评估、蓄电池劣化的提前预警等，提高蓄电池维护效率、节约人工成本。

近年来，随着直流输电工程的快速发展以及直流负载的广泛应用，高可靠、低成本的直流断路器研究日益受到人们的关注。然而，目前尚未完全形成系统的直流保护理论体系与快速直流断路器技术，难以保障直流电网的安全可靠运行，阻碍了其进一步发展。本报告，首先对直流配电网的故障特性进行了分析，指出固态断路器更符合中低压直流系统的需求；在此基础上提出了一种基于碳化硅JFET的智能固态断路器拓扑结构及其控制策略；此外，讨论了JFET的串并联技术，大幅提升了直流固态断路器的功率等级。

给出电力人工智能的概念和核心技术分层架构，分析梳理了电网安全与控制、输变电、配用电、新能源、企业经营管理等重点领域的人工智能需求，重点阐述了中国电科院针对实际业务痛点所做的人工智能应用实践，包括基于深度强化学习的电网紧急控制策略、输电线路智能巡检、基于集成学习的电力设备状态评价、低压配电台区拓扑智能识别、基于聚类算法的用电行为分析等研究与应用，并对电力人工智能的发展趋势和应用前景进行了总结与展望。

他指出，世界各地冰雪、地震、飓风灾害频发，造成了灾害地区大面积电力断供，利用残存的或者移动式的分布式能源进行区域能源供应是主要解决手段之一。军事上以及极端环境下，战斗部队、救援队伍等的移动供电和驻扎供电迫切需要多种能源共同维持，并能够长期生存，避免携带过多油料和补给。他主要介绍了一种便于实现快速部署的模块化能量路由器，兼顾单人携带和组合供电模式，即通过矩阵连接方式提升的设备可靠性，又同时通过其互联多个孤立微网，大幅提升互联下的多微网孤网生存能力，并介绍模块化容量设计方法和组合控制策略。

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数，但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点，不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题，提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数，设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略，实现了参数之间的解耦，使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型，确定了参数的具体取值范围。最后，在仿真平台上搭建VSG系统，分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

随着电动汽车使用量增加，区域配电网在高渗透率电动汽车接入配电网后会出现节点电压越限问题。基于态势感知技术，提出区域配电网内无功补偿设备以及电动汽车充电站联合参与的电压调整策略，通过构建二级调压模式确保配电网的电压状态。首先，在态势觉察阶段收集电动汽车状态、电网运行状态以及电动汽车充电站状态等信息；其次在态势理解阶段利用态势觉察阶段收集到的信息进行高渗透率电动汽车接入电网后模拟构建综合成本最小目标函数；然后在态势预测阶段根据电动汽车充电需求、电动汽车充电站信息预测高渗透率电动汽车接入电网后配电网电压偏差，基于潮流断面建立全局电气距离矩阵对预测电压修正，确认电网预测电压偏差；最后在利导阶段引入配电网电压偏差指标确定配电网电压偏离程度同时考虑配电网调压方式，对于不同程度的电压偏差确定配电网二级调压控制策略。通过IEEE 30节点系统进行仿真分析，验证了所提方法能够有效解决高渗透率电动汽车接入电网后电网电压越限问题。

为保证并网系统中三电平中点箝位（neutral point clamped，NPC）型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行，提出一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先，通过分析故障后八开关三相逆变器（eight switch three phase inverters，ESTPI）拓扑开关状态对应的共模电压大小，确定参考电压矢量合成规则；然后，通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理，进而对空间矢量合成进行调节补偿；最后，设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整，保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明，该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行，每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善，优化补偿后的并网电流质量显著提高，且在并网电流突变时具备良好的控制特性。

风电机组参与调频可提高风电并网系统的频率稳定性，但现有下垂控制难以兼顾频率响应特性和风机自身运行状态。为此，文中提出一种计及频率变化率（rate of change of frequency，ROCOF）与转子动能的自适应下垂控制策略，充分利用转子动能参与调频，确保风机稳定运行。首先，根据系统频率情况，将ROCOF划分区间，通过分段函数构建下垂系数与ROCOF的耦合函数，确保风电机组在扰动初期释放更多能量，提高风机对频率的支撑能力，减缓频率跌落速度。然后，引入转速影响因子，根据风机自身运行状态调整下垂系数，防止风机转子失速，避免频率二次跌落。最后，在MATLAB/Simulink平台上搭建风火联合系统仿真模型验证了所提控制策略有效性。仿真结果表明所提策略在保证风机转速稳定的同时，能有效利用风机转子动能改善系统频率响应特性。

在“碳达峰·碳中和”国家能源战略变革背景下，大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性，如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先，为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求，提出“域-群-机”三级控制模型架构；然后，从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发，提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略，以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略；最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析，验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性，而且能够提升电网调频品质。