1. 研究目的与意义
由于分布式新能源的接入对交流配电网造成能量的损耗、逆变器并联环流、多逆变器耦合交互引起谐波震荡等为题,但对于直流配电网则可以有效的解决这类问题,且设备成本可以降低,控制也将得到简化。
当前的电力电子负荷中出现了很多的直流负荷,对于交流系统需要AC-DC变换环节,而直流系统则可以省略,同样的对于储能元件而言交流系统需要经过AC-DC的充能,再有DC-AC的放电,而直流系统只需要DC-DC就可以了。
就损耗、供电能力以及供电可靠性而言,都是直流电网更具有优势,且发展的空间更大。
2. 课题关键问题和重难点
本课题是对未来直流电网的发展提供诸多理论研究和技术支持,要求在现有理论的基础上,研究优化直流网络的拓扑结构,并进一步研究接地方式、电压等级等,其首要控制目标是控制直流电压的稳定,目前较为成熟的控制策略有主从控制法、电压斜率下降法。直流配网保护的难点在于故障的快速选线、隔离以及供电恢复,由于没有自然过零点,需要配置故障自清除装置。
关键问题在于第一拓扑结构的选择以及其网络特点的分析和运行的控制策略,第二对直流电网发生故障时,如何能够快速的找出发生故障的线路线,进行切除和隔离,同时能够将故障对于电网和用户的影响降到最低,并能以最快的速度恢复该区域的供电,第三是对于直流电网的接地方式的种类进行探讨,并对发生短路时,电网的运行状态以及对接地方式的影响进行研究,第四是对典型直流配电网下的电压等级序列的选取以及原因的研究。
3. 国内外研究现状(文献综述)
(1)直流配电网研究现状综述_胡仙来
由于分布式新能源的接入对交流配电网造成能量的损耗、逆变器并联环流、多逆变器耦合交互引起谐波震荡等为题,但对于直流配电网则可以有效的解决这类问题,且设备成本可以降低,控制也将得到简化。 当前的电力电子负荷中出现了很多的直流负荷,对于交流系统需要AC-DC变换环节,而直流系统则可以省略,同样的对于储能元件而言交流系统需要经过AC-DC的充能,再有DC-AC的放电,而直流系统只需要DC-DC就可以了。 就损耗、供电能力以及供电可靠性而言,都是直流电网更具有优势,且发展的空间更大。 直流配电网的拓扑结构有三种,一是环形结构,可靠性高,但是故障定位和隔离困难,二是放射型,故障定位简单,但是上级发生短路故障,则故障切除范围大,可靠性低,第三种是手拉手型,介于上述两种之间。(2)直流配电网拓扑结构与接纳分布式能源能力研究_刘连光 直流配电网网络结构与传统三相交流配电系统网络结构会有很大的区别。为适应新能源接入及各类负荷的用电需求,未来直流配电网应满足以下基本要求:能够就地平滑接入各种DER 以提高能源资源的利用效率;灵活地进行功率的双向流动和控制,以实现全网的供需互动;保障安全可靠的供电,为用户提供高质量电能。目前直流配电系统建议的拓扑结构有辐射形、环形和网格式结构,在对比分析了直流配电网不同拓扑结构特点及DER接入能力的基础上,提出了网格式直流配电网的拓扑结构以及分层分区的优化方案,证明了网格式结构的电网接纳DER的能力优于辐射型和环网结构的电网,其优点在于: 1、与辐射型网络相比,网格式结构的最主要的特点是具有极高的供电可靠性;电网损耗较低且具有更好的电压分布,降低了线路及变压器设备的负载率,具有较强的DER吸纳能力。 2、网状结构利于发挥直流配电网中电力电子设备的功率调控作用,便于DER和储能电源之间功率的双向流动与控制,实现各类电源在配网中的优化配置。 3、网格式结构将导致故障保护的复杂化,在大量DER接入条件下保护的技术实现更为困难。但未来直流配电系统保护发展方向为基于通信技术的差分类保护,该类型保护配置对网络结构形式无特殊要求。4、短路电流大是网格式结构的缺点。但由于各类电源均经过AC/DC或DC/DC换流器接入直流配电网,换流器对短路电流的限制作用可降低网格式电网短路电流的数值
(3)直流配电网拓扑结构及控制策略_杜翼 主要对于分布式能源和储能设备并入交流电网与直流电网进行对比式研究,相比于交流电网,直流电网能够有效的节省DC/AC转换器和滤波装置。 直流断路器模型采用了新型的混合式直流断路器。,与传统的交流输电相比,直流输电由于没有电流过零点,因此相较于交流电弧,直流电弧更难以熄灭,基于半导体的高压直流断路器能够克服动作速度上的问题,但是需要大量电力电子开关器件串并联,而这种新型的混合式直流断路器能够有效地克服上述缺点。(4)直流配电网电压控制策略研究_齐晓波
4. 研究方案
首先针对辐射型、两端型和环型三种拓扑结构,分析其网络特点和运行控制策略;再通过仿真分别从直流配电网的交流侧和直流侧故障入手,研究直流网络短路时的运行状态以及其对直流系统接地方式的影响;最后研究典型的直流配电网络下,电压等级序列的选取及评价方法。
5. 工作计划
第1周至第5周:完成外文翻译和开题报告,根据毕设论文的题目对有关柔性直流配电网的网络拓扑、接地方式以及电压等级序列的文献资料进行查询并学习,以补充自己在这一方面不足的知识,并对当前研究进度和已提出的理论有一个清晰的认识和了解
第6周:完成毕设论文的提纲撰写,并制定要完成的目标以及大体的规划思路,同时完成毕设中期检查表并上交,
第7周至第11周:通过之前查阅的文献和资料,按照制定的计划在指导老师的指导下完成毕设论文的撰写以及修改工作,并尽量达成之前计划中制定的目标
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