直流微电网

直流微电网系统规模不断增大，大量变流器并入电网导致稳定性问题严峻，传统阻抗分析法在建立复杂拓扑网络的等效模型时存在一定局限性。为此，文章提出基于广义阻抗比的改进阻抗分析法，首先推广传统阻抗比的概念，根据端口特性建立系统等效模型，推导并定义广义阻抗比来表征系统稳定性。进一步对系统进行小信号建模，得出基于广义阻抗比的稳定判据进行分析。最后，通过算例分析和时域仿真验证了所提方法在多变流器直流微电网系统稳定性分析中的正确性和有效性。

直流微电网的提出和发展、拓扑与构成、控制策略设计、运行特性分析、案例

在分布式储能孤岛直流微电网系统中，针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题，提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合，利用双曲正切函数的特性，限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量，使下垂系数对应的电压相等，设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗，设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明，所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配，并且使母线电压能够准确维持在额定值。

直流微电网是新能源综合利用的重要形式，但其中的分布式接口往往存在着强随机性扰动，这给直流变换器的稳压控制带来了诸多问题。为了尽可能地抑制控制器参数固定时这种不确定性特征引起的不利影响，提出了一种利用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)算法整定线性自抗扰控制器参数的方法。依靠引入了智能算法的自抗扰微电网控制系统，实现了控制器参数的自适应调整，从而实现了微电网接口变换器的稳定运行。通过仿真对比了各类典型工况下，DDPG-LADRC与传统线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control, LADRC)、双闭环比例-积分控制器的性能差异，验证了所提控制策略的有效性。而参数摄动下的鲁棒性分析结果结合多项指标下的系统整体性分析，充分体现了控制器参数的智能化调整所带来的多工况自适应性增益的优越性，具备较强的工程价值。

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节，提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此，文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory，IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先，构建含超级电容的混合储能系统，以降低蓄电池运行成本，将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合，形成广义储能，充分发挥微电网系统内灵活性资源特性；其次，考虑系统风光荷不确定性，引入IGDT模型，在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型，从2种决策角度追求降低风险与最大化收益；最后，基于算例仿真分析，证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响，验证了模型的有效性和可参考性。

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定，利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度，将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先，在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后，在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果，利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能，以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外，将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性，表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性，且对于扰动具有较好的抑制性。

“光储直柔”智能直流微电网技术聚合光伏、风机等绿电供应，直流户储及空调、照明、充电桩等可调负荷，协同上级能量控制平台及微网能量控制器，具有微电网平滑并/离网切换，微网系统黑启动等功能。通过直流微电网技术的实施，实现分布式电源灵活、高效的应用，内部实现能量平衡自给自足，外部汇聚分布式资源进行并网实现电网友好。“光储直柔”直流微电网实现分布式光伏+户用储能+直流设备+柔性用电，形成用户侧直流柔性供用电模式。

为了增强直流微电网中分布式储能系统的惯性，并在线路阻抗不匹配的情况下实现各储能单元(energy storage unit, ESU)的荷电状态(state of charge, SOC)均衡，提出一种基于虚拟直流电机(virtual DC machine, VDCM)的分布式储能系统能量动态分配策略。首先，将VDCM技术应用到储能侧控制中，利用VDCM的输出特性增强系统的抗扰能力。然后，利用电枢回路方程输出特性，并根据储能系统能量分配需求，动态设计虚拟电枢电阻，使其可随SOC在规定界限内自适应变化，实时调整各变换器的输出功率，并引入压降调节因子动态微调各变换器输出虚拟压降至相等，从而补偿线路阻抗的不匹配度，实现各ESU的SOC均衡。此外，采用一致性算法在相邻ESU间获得所需平均值信息，增强系统的可扩展性。最后，搭建光伏多储能直流微电网系统模型，仿真和实验结果验证了所提控制策略的合理性和有效性。

微电网接入配电网之后，能够规避分布式电源给配网带来电压闪变、谐波污染等一系列不利影响，促进分布式电源与可再生能源的大规模接入。常规的微电网组网结构主要以交流微电网系统为主。近年来，随着用户直流负荷持续增加，以及光伏、电池储能系统等具有直流输出特性的分布式电源在用户侧的广泛接入，兼顾交/直流分布式电源并网需求以及交/直流负荷供电需求的混合型微电网成为工程的建设热点。交直流混合微电网同时具有交流微电网与直流微电网的优点，可根据供电区域内分布式电源与负荷类型灵活选取组网方式，并且可以减少分布式电源的电能传输环节，降低电能传输损耗。由于交直流系统的帮合导致交直流混合微电网系统的运行管理较为复杂，目前尚没有完善、标准的组网和运行管理模式，实际工程过程中普遍存在着并网/孤岛切换振荡难以抑制、交直流系统交互影响、对外联络线功率难以管控等难题。本成果创新性提出一种基于混合储能技术的交直流混合微电网组网拓扑及其运行控制方法，旨在解决交直流微电网技术在实际工程中存在的上述难题，实现交直流微电网系统多模态稳定运行及与大电网间的协同调度，保障区域内交直流负荷的高质量电能供给及多样化分布式电源的高效利用，推动我国分布式能源技术的发展及工程推广应用，加快我国能源消费结构的“电能替代”和“清洁替代”进程。

直流微电网孤岛运行时，为实现下垂参数跟随直流微电网各光伏单元出口线路阻抗和本地负载分布情况自调整，提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应下垂控制策略。将下垂参数、变换器输出电压参考值以函数变量的形式构成优化目标函数，利用麻雀搜索算法寻找目标函数的极小值，实时找到同时使系统运行过程中的功率偏差、母线电压偏差最小化的解。即利用麻雀搜索算法将下垂参数和电压参考值调节问题转化为函数极值寻优问题，实现了下垂系数可依据光伏出口线路阻抗、本地负载变化及光照强度变化自调整的目标。同时通过动态调节变换器输出电压参考值，减小母线电压偏差，解决了功率分配精度与母线电压偏差的固有矛盾。利用PSCAD/EMTDC建立系统仿真模型，仿真结果证明所提控制策略正确、有效。