低压智能柔性互连交直流混合配电网设计
对含分布式电源的交直流混合配电网规划研究
Telecom Power Technology
· ９２ ·Ａｐｒ． １０， ２０２３， Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．７ 2023年4月10日第40卷第7期电力技术应用ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０７．０２８
对含分布式电源的交直流混合配电网规划研究舒东胜（国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，湖北 武汉 430077）摘要：随着电力电子技术的进步，分布式发电技术广泛应用在配电网的规划建设中，交直流（Alternating Current/Direct Current，AC/DC）混合配电网得到快速发展，这一新型电网规划方法也被作为直流配电网的过渡技术。提出了一种同时考虑母线类型、连接线路和负载类型3个决策变量的交直流混合配电网规划模型，以求解最低的运行成本为目标函数，利用蒙特卡洛风险模拟（Monte Carlo risk Simulation，MCS）方法得出负荷需求，最后通过遗传算法模型进行迭代求解交直流混合配电网络的最佳配置。关键词：配电网；分布式电源；交直流（AC/DC）混合；规划Research on the Planning of AC/DC Hybrid Distribution Network with Distributed GenerationSHU Dongsheng(State Grid Hubei Electric Power Co., Ltd., Economic and Technical Research Institute, Wuhan 430077, China)Abstract: With the advancement of power electronics technology, distributed generation technology is widely used in the planning and construction of distribution networks, and the hybrid Alternating Current/Direct Current(AC/DC) distribution network has been developed rapidly, and this new grid planning method is also used as a transition technology for DC distribution networks. This article proposes a hybrid AC/DC distribution network planning model that considers three decision variables: bus type, connection line and load type. Taking the lowest running cost as the objective function,boad demand is obtained by monte Carlo risk Simulation (MCS) method. The optimal configuration of the hybrid distribution network is finally solved by iterative genetic algorithm model.Keywords: distribution network; distributed power supply; AC/DC mixing; planning0 引 言随着经济的快速发展，城市规模的不断扩大，生活水平的大幅提高使得人们对用电质量的要求越来越高[1]。传统的交流式配电网损耗大、供电质量低，无法满足城市的快速发展对经济性好、可靠性高的电力使用的需求。分布式电源在交直流（Alternating Current/Direct Current，AC/DC）混合配电网中的应用使新型直流配电网得到迅速发展，为城市配电规划发展提供了新的思路[2,3]。支流配电网具有线路费用低、供电容量大、对分布式电源适配性强的优点。交流配电网通常是3或4根线输送用电，而在输送相同电能的情况下，直流配电网只需要1或2根线路即可，费用显著降低。输送相同电能时直流配电网的电线更少，因此在相同线路下，其供电容量更大，供电能力更强。常见分布式电源通过配置大量换流器并入交流电网，而采用直流配电网时，只需配置直流/直流（Direct Current/Direct Current，DC/DC）变换器即可，建设成本显著降低[4-6]。因此，文章提出了一种同时考虑母线类型、连接线路、负载类型3个决策变量的交直流混合配电网规划模型，通过遗传算法模型迭代求解交直流混合配电网络的最佳配置，以期望降低交直流混合配电网的建设费用和运行损耗，推动直流配电网发展[7]。1 分布式电源1.1 风力发电风力发电是目前在最有价值、应用最广的分布式发电技术之一。风力发电的出力主要由风速大小决定，其发电功率函数[8]为
能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术
能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术
李敬如;韩丰;姜世公;李红军
【摘 要】交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础.在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点.结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向.相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义.
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2018(051)008
【总页数】8页(P56-63)
【关键词】能源互联网;交直流混合配电网;规划设计;典型供电模式
【作 者】李敬如;韩丰;姜世公;李红军
【作者单位】国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209
【正文语种】中 文
【中图分类】TM72
0 引言
伴随经济社会发展和资源环境约束的矛盾日益突出，传统以化石能源为主的能源供给和消费方式已经不能适应当前经济社会发展需要，大力发展可再生能源替代化石能源、降低碳排放，实现“能源转型”已经成为共识[1-3]。
为适应“能源转型”发展需求，电力系统的物理形态呈现出如下变化趋势：在电源侧，传统火力发电比例将逐渐减少，太阳能、风能等可再生能源发电比例将逐步提高；在负荷侧，用能优化及需求响应的能力水平进一步提升，柔性负荷和主动负荷接入比例大幅增加；在电网侧，网络结构更加坚强，电源及负荷接入更加便捷，系统运行控制更加灵活，未来电网将发展成为综合多元能源、满足供需互动的多样化平台[4-6]。
伴随能源转型和电力系统物理形态变化，“能源互联网”概念应运而生。能源互联网是指以电力为核心，以智能电网为基础，以接入可再生能源为主，采用先进信息和通信技术及电力电子技术，通过分布式动态能量管理系统对分布式能源设备实施广域优化协调控制，实现冷、热、气、水、电等多种能源互补，提高用能效率的智慧能源管控系统，是智能电网的丰富和发展[7]。中国的能源互联网发展按照技术成熟度，以分布式能源、微电网、需求侧管理、储能和提高能效为切入点，并采用先进信息和通信技术，融合数字模型、技术标准、通信协议，实现电力网、热力网、天然气管网、交通网的智能互联[8-10]。
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究
摘 要：本文主要针对柔性直流输电技术的系统结构、基本工作原理和技术的特点、功能等方面对柔性直流输电技术的发展与应用进行阐述，柔性直流输电技术补充了传统高压电技术的不足，提供了新的途径方法，结合国内外输变电技术的发展对可再生能源进行研究。
关键词：柔性直输电；技术；应用
从技术上讲，灵活的直流输电技术是新一代直流输电电压源换流器为核心，采用电压源换流器和最先进的全控制的设备，传统的高压直流输电技术的升级。相比交流和常规输电，在传输能量的同时，灵活地调整柔性直流输电技术，它具有可控性好，操作灵活，适用范围
广的场合等显著优点。
1 柔性直输电技术的概念
1.1 柔性直输电的历程
谈到电力传输的历程，电力传输目前有三个阶段，分别为直流阶段、交流阶段以及交直流相混合输电阶段。早期的用电运输工程是从直流输电系统开始的，这种直流输电系统存在弊端，效果不好，不能直接将直流电进行升压，这样导致输电距离受到很大的限制，限制了发展，更不能满足输送容量的增长以及输电距离增加的相应需求。后来，三相交流发电机和变压器应运而生，随着交流电的优势日益明显，交流输电也就开始逐渐地代替了直流输电系统，由于良好的性能，交流电发展迅猛，并且得到世界各国的普及，逐渐形成了当代交流电网的雏形。对于大功率换流器的研究成功，解决了高压直流输电上的技术难题。相比直流输电，交流输电在一些方面具有很强的优势。现在，为了更好的发展输电技术，开始使用柔性直流输电技术，比如在远距离大功率的输电方面、海底电缆输电系统以及两个交流系统之间的非同步联络等等。 1.2 柔性直输电技术的技术特点
当前，柔性直流输电技术有了较大的提高，特别是在降低损耗控制方面以及保护技术这些方面都取得了相当大的进步。在柔性直流输电技术方面，前期仍然存在一些问题，比如说在受控端网络方面必须是一个完整的有源系统，不能实现向无源系统供电。后来采用新的技术，用全控型半导体器件IGBT组成的电压源型换流器的柔性直流输电在瑞典顺利运行，这也标志着直流输电技术向新的发展迈进。随着全控型功率器件的发展及其性能的不断改善，基于电压源(vsC)换流技术的高压直流输电(HvDC)的工程应用越来越多。目前来看，从柔性直流输电的技术特点以及实际工程的运行效果来看，这种直流输电技术非常适合应用于可再生能源并网网络、分布式发电并网网络、孤岛供电网络、城市电网供电以及异步交流网互联等领域，可以让可再生能源得到充分的利用，并且可以提高传输效率，因此发展柔性直流输电技术具有非常现实和实用的意义。
柔性直流输电技术概述
柔性直流输电技术概述
1柔性直流输电技术简介
柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路（通常为直流电缆）构成。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。 详细地说，就是要通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。
2. 技术特点
柔性直流输电技术是采用可关断电压源型换流器和PWM技术进行直流输电，相当于在电网接入了一个阀门和电源，可以有效控制其通过的电能，隔离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量，从而优化电网潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。它很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。 柔性直流输电除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功无功单独控制、可以黑启动对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，目前，大容量高电压柔性直流输电技术已具备工程应用条件，并且具有以下优点：
（1）系统具有2个控制自由度，可同时调节有功功率和无功功率，当交流系统故障时，可提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，既能提高系统功角稳定性，还能提高系统电压稳定性；
（2）系统在潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，这个特点有利于构成既能方便地控制潮流又有较高可靠性的并联多端直流系统，实现多端之间的潮流自由控制；
（3）柔性直流输电交流侧电流可被控制，不会增加系统的短路功率；
柔性直流输电系统研究
56《电气卄矣》（2019. No. 1）文章编号：1004 -289X(2019)01 -0056 -03柔性直流输电系统研究张圣龙，向锐（国网湖北省电力有限公司五峰县供电公司，湖北 宜昌443002）摘 要：柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术，如今在全世界已被广泛使用。本文首先针对柔性直流输 电的历史和研究意义进行了分析，比较了柔性输电相较于交流输电的优势。接着介绍了它的基本工作原理，对换 流器的发展进行了回顾。同时指出了现在国内外相关学者的研究以及目前开展的柔性直流输电工程，最后探讨 了柔性直流输电今后可能研究的重点。可以看到，柔性直流输电对未来的电力输送有着至关重要的作用。关键词：柔性直流输电；模块化多电平换流器；换流器中图分类号:TM71 文献标识码:BResearch on the Flexible DC Transmission SystemZHANG Sheng-long, XIANG Rui(Wufeng County Power Supply Company of State Grid Hubei Electric PowerCo. Ltd. , Yichang 443002,China)Abstract: Fexible DC transmission is a new type of high voltage DC transmission technology, which has now been widely used in the world. The paper, first, Carries out analysis to flexible DC transmission history and study meaning and com・ pairs advantages of flexible transmission with AC transmission. Next present its basic principle and look back develop・ ment of converters. At the mcment, point out correlative scholarszstudy at home and abroad and the flexible DC transmis・ sion enyineering for the present development point out correlative scholarsz study at home and abroad and the flexible DC transmission engineering for the present development. Finally,discuss the kep point of the flexible transmission for coming research. It can be seen theat the flexible DC transmission play an importaut part for the futere power trausmission.Key words: flexible DC trausmission ； modular multilevel converter ； converter1引言高压直流输电（High Voltage DC Transmission, HVDC）在我国电力系统中属于电力电子技术领域最 先开始应用的。在我国电力系统创建发展的初期，针 对直流输电和交流输电曾经有过很长一段时间的争 论,后来根据输电距离以及输电容量这两个关键因素 选择交流输电，因为交流输电经过变压器可以大幅提 高输电距离及输电容量，逐渐被电力行业采用。直到 20世纪50年代，电力电子技术的高速发展带来了可 靠的高压大功率交直流转换技术，高压直流输电开始 受到人们越来越多的关注⑴。目前，在高压直流输电系统中VSC广泛采用两电 平或三电平的换流器。但是，采用多电平拓扑的VSC 能够在动态特性及谐波影响更占优势,相比于存在电 压等级低、损耗较大等缺点的两电平、三电平而言，在 应用上更加广泛,这在一定程度上促进了多电平拓扑 在HVDC上的应用，抢占了两电平、三电平的换流器 在HVDC±的市场。目前，比较常见的多电平换流器 主要由以下三种：（1）中性点箱位型。该换流器在 VSC输出电平数较多的情况下容易岀现悬浮电容急剧 增加的状况，在很大程度上对系统控制及设备装配的 正常运作带来影响；（2）级联型。该换流器在运行上 面受限制，因为需要独立直流电流较多,在四象限运行 受限;（3）模块化多电平型。该换流器无法用于高压 直流输电场合，因为其在拓扑结构中没有公共的直流 正、负极母线，无法应用在HVDC上。基于以上原因， 电力系统关注和研究的重点逐渐转移到一种新型的模
对柔性直流输电技术的相关要点分析
对柔性直流输电技术的相关要点分析
摘要:柔性直流输电是有广泛应用前景的输电技术，而且也有比较先进的技术。能够在国家能源结构方面进行调整，让区域能源实现互联发展。能够进行自换相，如果没有换相失败的时候，也可以向弱交流系统供电。如果缺乏无功补偿，可以设置常规直流的补偿功率为50%到60%，另外，整个占地面积比较大。有比较低的谐波水平，这也决定了柔性直流输电，也不会有更多的滤波。如果在海上风电和海上石油平台方面也会有大的发展。由于电的波动性也会比较大，也会有比较强的间歇性，针对调整这些间歇性的问题，可以更快的去调节能量。针对柔性直流输电技术的特点和发展现状问题，也总结出了柔性直流输电技术的应用领域，更好地对未来柔性直流发电技术发展前景进行了分析。
关键词:柔性直流输电；技术要点；技术分析
柔性直流输电能够构成多端直流电网，而且也不需要去改变直流的电压极性，如果只改变直流电压的方向，可能在常规反送的时候去改变电压，对于柔性直流输电并不用改变电压方向和电流方向，因此构成了直流网和只是电流调节。对于直流电网的实际意义是要实现能量流的双向流动与双向控制，并且提高大功率电力电子性能，从而保证能量流自动调节，这种设计也比较小型化。
一、柔性直流输电的现状优势
目前，人们越来越重视以晶闸管换流器为核心的高压直流输电技术。柔性直流输电的主要优势是可以降低高压输电走廊的建设成本，并且对相位交流电网的柔性进行关联，让负荷中心可以进行远距离大功率的输电。常规直流输电技术有非常多的优势，柔性直流输电技术也有其独有的特点。
1.孤岛特性
常规高压直流输电技术要求受端电网是强电网，受端电网应当提供电压作为支撑方，从而保证输电的稳定性。在一开始建设常规直流电的时候，由于交流电网容量会比较大，高压直流输电一般都是作为小部分来进行补充，没有比较明显的问题。我国新能源建设都得到了蓬勃发展，新能源需要借助直流线路输到东部负荷中心，交流端容量无法更好地支撑大量的直流线路输入。所以和常规直流输电相比之下，柔性直流输电技术一般都是利用全控型器件，在受端电网能够形成独立的交流电源，也会要求受端电网没有电压支撑，如果交流网侧内部出现了问题，就能够有低电压穿越的能力。柔性直流技术也能够广泛地应用到孤岛供电。
柔性直流输电技术的现状及应用前景分析 魏腾
柔性直流输电技术的现状及应用前景分析 魏腾
摘要：柔性直流输电技术发展至今已经逐步走向成熟,尤其是在欧美地区,已经建成了数十条不同技术路线的柔性直流输电工程,积累了大量的工程经验。而在我国,该技术多年来一直处于理论研究阶段,最近几年才刚刚开始大量兴建示范工程。为给我国柔性直流技术的普及和工程应用提供参考,总结了国内外柔性直流输电的典型工程及技术应用现状。梳理了柔性直流输电的原理、结构和技术特点,系统总结了该技术的演化发展和工程应用经验,分析了柔性直流特有的独立控制有功无功功率,无换相失败问题等优点,提出了受电压源型换流器元件制造水平及其拓扑结构的限制导致柔性直流输送容量小、成本高、故障承受能力较弱等问题。
关键词：直流输电；配电网；MMC技术
0引言
柔性直流输电系统作为新一代直流输电技术，在世界范围内已经得到了广泛应用与发展。本文针对柔性直流输电技术的现状与应用前景，首先介绍了其相比于传统交直流输电技术的主要优势，即孤岛特性、多端输电特性、基于MMC技术的谐波特性和无功控制特性。对于柔直技术的应用前景，主要介绍了直流断路器、多端稳定控制。
1柔性直流输电基本发展情况
上个世纪70年代，以晶闸管为代表的电力电子器件和微处理器的发展，促进了常规高压直流输电的发展。90年代出现的全控器件促使研究人员将直流输电技术从半控的晶闸管元件转移至全控型器件IGBT、IGCT等。基于电压源型换流器（VSC）的高压直流输电概念最早由加拿大McGill大学Boon-Teck等学者于1990年提出。随后2002年基于MMC技术的多电平换流器概念由慕尼黑联邦国防军大学相关学者提出。
2柔性直流输电的主要概念及主要优势
近些年以晶闸管换流器为核心的高压直流输电技术，吸引了人们的目光。其主要的优势在于高压输电走廊的低建设成本，不同相位交流电网的柔性互联，负荷中心远距离大功率输电。常规直流输电技术所具有的优势，柔性直流输电技术均含有，但同时柔性直流输电还具有一些独有的特点。
交直流混合配电网规划运行关键技术研究
30科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯2018 NO.35SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.35.030交直流混合配电网规划运行关键技术研究①王子驰(平高集团有限公司 河南平顶山 467001)摘 要：电力作为我国重要的能源和资源，一直在人们的生活、生产中发挥重要作用，而真正推动电力能源予以更好应用的重要因素之一便是配电网作用的发挥。交直流混合配电网已经成为配电网系统发展的重要趋势和发展方向，通过其运行中关键技术的分析研究，可以促使配电网系统的可靠发展，实现电力系统的优化建设。本文就交直流混合配电网规划运行关键技术进行分析研究，希望可以为配电网系统的发展提供借鉴。关键词：配电网 交直流混合配电网 网架结构 优化规划中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)12(b)-0030-021 交直流配电网网架规划研究意义随着社会经济的快速发展也带来了用电量的越来越大，因此，也带动了供配电技术的不断发展。目前，在现实中所应用的配网结构、负荷控制、系统操作等方面的技术含量越来越高。尽管如此，我国的配电技术发展速度还是跟不上经济建设发展速度，配电网的更新升级速度较慢，常规的交流配电技术发展应用水平不高，不能够较好地满足经济建设的需要。网架布局落后、设计不合理等问题导致供电能力较低，造成的成本消耗较大的现状。作为新技术的ＤＧ研发使用，这将更加充分地暴露出常规配电技术在应用中的缺陷。对于目前DS的发展阶段来看，柔性直流互联技术的应用还存在不成熟的地方，需要在是否适用于配电网的运行进行完善的研究论证。在这种背景下，就要首先解决交直流配电网的优化规划问题，这是配电网结构升级的技术关键，而具体的电网网架优化设计方法是研究的重中之重，明确交直流的应用场景具有丰富的应用价值。2 交直流混合配电网规划运行关键技术2.1 交直流混合配电网优化规划技术交直流混合配电网的优化规划是配电网结构设计亟需解决的核心问题，如果得到了较好的解决，那么交直流混合配电网应用可行性也就也就实现了大的突破。目前关于交直流混合配电网优化规划研究，主要倾向于传统交流配电网规划的改良，并尝试应用于特殊的应用场景。而对于城市交流配电网的扩建方面的交直流混合配电网的应用方法研究的成果还不是特别丰富。由于优化问题必须要满足优化变量、优化目标和约束条件这3个因素，交直流混合配电网的规划模型具有独特性。模型的优化量变需要考虑直流源、荷以及柔性直流装置的位置和容量等因素；另外，也可以尝试与交直流混合配电网调度运行方式进行结合来增加优化变量。对于优化的目标而言，经济适用性和运行质量的安全可靠还是主要的评估标准。经济实用型评估主要围绕在使用周期内的资金成本的投入、回收以及运行成本的核算问题。交直流混合配电网所配备的柔性直流互联装置部分由于安装的成本较高，需要在更加充分的核算论证的基础上进行优化。而直流线路部分则建设时间较长，而且会随着直流子系统的不断完善而逐步递增，因此要分阶段对其进行经济评估。而交直流混合配电网的运行质量评估主要集中在柔性直流设备的安全质量运行方面，并考虑其在直流子系统的配合下所体现出的运行质量。而目前所开展的研究主要集中于单项指标优化。但是这种研究所提供的信息不够充分，因此，多目标优化将是未来研究的必然趋势。2.2 交直流混合配电网调度与控制技术2.2.1 交直流混合配电网的调度方案交直流混合配电网的调度方案的制定应当根据分布式电源、储能设备和实际的负荷特性等因素来进行。由于交直流混合配电网相比于传统配电网具有明显的不同，所以两者的调度方式也存在较大差异，交直流混合配电网可在柔性互联装置的辅助下，实现更大区域范围的灵活调动。目前在此方面的研究存在较大的不足，研究领域更加倾向于柔性交直流混合电网的最优潮流方面。有的学者采用遗传算法、牛顿法和二阶锥规划的技术方法对交直流混合电网OPF问题进行了研究论证。内点法在电力系统的优化中比较常见，有的学者在此基础上建立了交直流混合电网内点法OPF应用模型，这对实际应用起到较大的推动作用。建立在OPF研究的基础上，部分专家学者已经考虑并实际做出了多时段状态下交直流混合电网调度问题的研究，运用的方法包括通过对模型进行简化处理来降低求解难度、对算法进行分解优化，把复杂的问题划分成几个部分来进行求解等。对于上述的研究，按照分布式理念来进行交直流混合配电网的优化调度方案的优化研究的方法最具可行性，因为第一，交直流混合配电网的内部结构分区设置比较清晰，这就容易对各个优化部分进行划分，而且柔性直流换流站具有较强的功率控制能力，可以利于不同部分研究建模难度的降低和求解；第二，交流配电网区域内部可以保持相对独立的运行，这就方便对控制系统进行优化设置，分布式优化还可以利用各区域的独立运行能力，实现一并的计算；第三，分布式的优化理念，可以使得配电网内的信息传递距离得到控制，降低了通信的需求压力，还可以有效地确保信息传送的安全。①作者简介：王子驰(1973—)，男，汉族，北京人，研究生，工程师，研究方向：电力系统自动化。(下转33页)
基于VSC的直流配电网在舰船电力系统中的应用
科学技术创新2019.24基于VSC的直流配电网在舰船电力系统中的应用唐京瑞1陈勇2汤东1(1、重庆化工职业学院机械与自动化工程学院，重庆4012202、国家电网公司广安供电局,四川广安638500）1概述近年来，随着分布式电源和海洋舰船技术的发展，直流配电系统逐渐成为国内外学者研究的热点。与交流配电相比，直流配电系统具有电能变换环节少，传输效率高，系统结构简单，经济性好等特点。可以预见，随着分布式电源的推广应用已经直流终端负荷的增多，直流配电网将在局部区域获得广泛应用[1]。基于VSC的直流配电网是指利用脉宽调制电压源换流器(VoltageSourceConverter,VSC)等新一代电力电子器件构建的直流电网。由于电压源换流器电源能够实现自关断、稳定性好、无功功率和有功功率独立快速控制的能力，在技术与经济等多项指标中，基于VSC的直流配电技术的优势越来越明显。目前，直流配电技术的应用主要集中在数据中心、铁路牵引系统、舰船配电系统、网络通信和轻工业园区等供电领域。在舰船配电系统的应用中，北卡罗来纳大学以直流配电舰船系统分析了直流配电在实际应用中面临的瓶颈与机遇，2011年他们提出了舰船直流配电未来的可再生能源管理（FREEDM）系统结构，系统中包含了交流与直流混合配电模式，其中直流配电网主要用于太阳能等分布式电源单元、储能单元和直流负载三个部分[2]。本文基于VSC直流配电网建立了舰船电力系统柔性直流配电的数学模型，设计了换流器的控制方式，并采用d-q控制策略，在PSCAD/EMTDC软件中搭建VSC仿真模型，验证了基于VSC直流配电网在解决舰船电力系统问题上是有效的。2舰船电力配电系统现状随着海洋舰船技术的发展，舰船正向大型化、现代化、全电力化的方向发展，其电力系统也从辅助系统逐渐演变成主动力系统，因此对舰船电力系统的稳定性、可靠性和智能性提出了更高的要求。目前，在常规船舰电力系统中，仍然主要采用以交流配电为主的区域配电形式，电力系统配电网络设置2-3个发电站，同时配备有多个直流蓄电装置（UPS），对重要的设备实行多回路供电。大型船舰的配电系统一般分为一次配电系统和二次配电系统，它主要有主配电箱、负荷中心、区域配电箱及输电电缆组成。在主配电系统电能传输过程中，用电设备从主配电箱取得正常电源和备用(UPS)电源，保证电力供应的稳定性[3-4]。与舰船上交流配电系统类似，直流配电网络同样需要考虑电力供应的稳定性和冗余性，它的基本拓扑结构主要包括有环状直流配电网络、两端供电直流配电网络和放射状直流配电网络三种形式。在舰船直流配电系统中，通常以AC/DC整流和DC/AC逆变装置为核心元件实现区域供电，多数电力设备都采用冗余设计供电方案，从而保证舰船上重要设备的连续供电，电力配电网络系统结构如图1所示。
基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析
第43卷 第19期 电力系统保护与控制 Vol.43 No.19 2015年10月1日 Power System Protection and Control Oct. 1, 2015
基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析
于亚男，金阳忻，江全元，徐习东
(浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027)
摘要：基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型“手拉手”拓扑，含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的
直流配电网实时仿真数学模型。利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应
特性仿真分析。RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。配网启动逻辑设计
及软开关技术、逐级功率提升法的应用，有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。系统建模满
足直流配电系统运行要求，对其启动控制及运行工况的仿真分析，为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。
关键词：柔性直流配电系统；RT-LAB；实时数字仿真；运行工况；启停控制
RT-LAB based modeling and simulation analysis of flexible DC distribution network
YU Yanan, JIN Yangxin, JIANG Quanyuan, XU Xidong
(College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
Abstract: Based on the real-time digital simulation system RT-LAB, this paper establishes a typical mathematical
simulation model of loop flexible DC distribution. The model includes photovoltaic, lithium batteries and AC/DC load.