[发明专利]一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统

说明书

本发明公开了一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统。对于选定的N个能够承受预定程度的电压偏移的非关键负载，每个非关键负载串联背靠背变流器而构成智能负载，所述背靠背变流器包含两级变流器，其中，第一级变流器将配电网的交流电压转换为稳定的直流电压，第二级变流器发出指定的交流电压，通过改变该交流电压的幅值和相位，实现智能负载有功和无功的有效控制。本发明解决了传统负荷控制方法灵活性不强以及无功不可控的问题。

技术领域

本发明属于电力需求侧控制技术领域，特别涉及了一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统。

背景技术

随着国民经济的迅速发展，全社会用电量越来越大。一方面，单纯依靠扩大能源供应难以满足不断增长的负荷需求，必须考虑引入合理的需求侧管理技术节约能源，提高能源利用率；另一方面，负荷分布的时间不均衡性也将导致负荷曲线的峰谷差较大，而合理的需求侧管理技术可对电力负荷曲线进行整形，削峰填谷，促进电网的实时供需平衡。

鉴于上述原因，需求侧管理已成为电气工程领域的研究热点。国内外学者也已对不同的需求侧管理方法进行了研究。尽管目前对需求侧管理的研究已十分深入，然而目前的需求侧负荷控制方法仍有以下两个方面需要进一步探讨：

1、目前的控制方法对负载的控制多为0-1控制(即负载仅在正常使用和关断两种方式间来回切换)，这种控制方式灵活性不强，负载功率不可连续调节。尽管部分温控类负荷(如，变频空调)可解决这一问题，实现功率的连续平滑控制，但此类负荷占总负荷的比重有限，研究新的可在负荷侧广泛使用的需求侧负荷灵活控制方法十分有意义。

2、目前对需求侧的有功控制已得到广泛研究，但需求侧无功控制的潜力还未被很好地挖掘。如今，由于风电的大规模并网，系统对无功储备的需求越来越高。若成功发掘出需求侧无功控制的潜力，使负载的有功与无功同时可控，系统的无功补偿容量将大大提高，可承受的风电渗透率将显著提升。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统，弥补传统负荷控制方法灵活性不强以及无功不可控的缺点。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于背靠背变流器的电力需求侧负荷柔性控制系统，对于选定的N个能够承受预定程度的电压偏移的非关键负载，每个非关键负载串联背靠背变流器而构成智能负载，所述背靠背变流器包含两级变流器，其中，第一级变流器将配电网的交流电压转换为稳定的直流电压，第二级变流器发出指定的交流电压，通过改变该交流电压的幅值和相位，实现智能负载有功和无功的有效控制。

进一步地，所述系统还包括控制模块，该控制模块包含1个区域负荷上层控制单元和N个底层控制单元，N个底层控制单元与N个智能负载一一对应；所述区域负荷上层控制单元接收上级下发的有功和无功调节指令，并将指令合理分解下发至各个底层控制单元，各底层控制单元根据分解后的指令生成变流器调制信号，并将该变流器调制信号传送给对应的智能负载的背靠背变流器。

进一步地，所述区域负荷上层控制单元采用粒子群优化算法来分解上级下发的有功和无功调节指令，其优化目标为分解后的指令之和与上级下发指令的差的最小化，其约束条件为分解后的指令不超过对应智能负载的容许调节量。

进一步地，所述底层控制单元包含幅值控制回路和相位控制回路；所述幅值控制回路采用双PI控制器分别产生有功期望幅值和无功期望幅值，并对有功期望幅值和无功期望幅值的平方和求平方根，得到变流器调制信号的幅值；所述相位控制回路将变流器调制信号的相位θ分为η与δ两部分，η为表征以智能负载支路电流相量方向为x轴构建的坐标系下背靠背变流器输出电压所在象限的量，δ表征θ相较于η的偏移量。