控制策略

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。

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。

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。

高压直流输电系统出现闭锁、换相失败等故障时，会引起送端换流站附近新能源电站的瞬时电压波动并易导致其脱网。首先，分析了构网型储能开环控制策略的运行原理、响应特性和关键参数影响。然后，分析了调相机的无功响应特性，并将构网型储能无功控制模型与调相机的励磁调节控制模型进行对比。最后，搭建了包含特高压直流、光伏、调相机、构网型储能的半实物仿真系统，进行了直流换相失败故障下的交流暂态过电压抑制效果对比试验。结果表明，容量相同的构网型储能和分布式调相机在无功瞬时响应速度、抑制交流暂态过电压能力方面可以实现相近的效果。 When faults such as blocking and commutation failure occur in a high-voltage direct current(HVDC) transmission system, they can cause transient voltage fluctuations near the sending-side converter station and lead to the disconnection with power grid. Firstly, the operating principles, response characteristics, and key parameter influences of the grid-forming energy storage open-loop control strategy are analyzed. Then, the reactive response characteristics of the synchronous condenser are analyzed, and a comparison is made between the grid-forming energy storage reactive power control model and the excitation regulation control model. Finally, a semi-physical simulation system is established, including EHVDC, photovoltaics, synchronous condenser, and grid-forming energy storage, to conduct comparative experiments on the effect of suppressing AC transient overvoltage under DC commutation failure. The results indicate that grid-forming energy storage and distributed synchronous condenser with the same capacity can achieve similar effects in terms of reactive transient response speed and the ability to suppress AC transient overvoltage.

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。

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。

针对储能系统中多电池簇健康状态均衡问题，提出储能系统多电池簇健康状态均衡控制策略，该策略依据电池寿命变化规律和并网要求设置储能变流器并网功率下限，基于该下限确定系统参与运行的储能变流器台数，再结合层次分析法对参与运行的各电池簇健康状态进行量化评价，求得各储能变流器承担并网功率指令的权重系数和相应的功率大小，调整参与运行的储能变流器台数和传输功率以确保各储能变流器功率不越限。将所提控制策略与均摊控制策略相比，结果表明，所提策略可有效均衡各电池簇健康状态，延长储能电站整体使用寿命40.6%，有效提高了储能电站的安全性和经济性。

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。

由于逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributed generation, IIDG)的故障特性主要由其控制策略及电网故障情况决定，在不同故障场景和工况下，传统的被动式保护方法存在保护整定和协调困难的问题。为此，提出一种基于控保协同的有源配网主动注入式保护方法，故障期间控制IIDG主动向电网注入特征信号，保护处利用检测到的特征信号来获取IIDG的基波信息，从而消除IIDG 对各支路电流及现有电流保护的影响。由于保护利用的故障特征是由IIDG主动注入的，因此该方法在不同场景和工况下都有较好的适用性，且不需要增加额外的通信和检测设备，具有经济性好和实用性高的优点。仿真结果验证了所提方法的有效性.

以同步发电机为主导的电力系统正在演变为以虚拟同步机（virtual synchronous generator，VSG）为主导的新型电力系统，电力系统的动态特性发生了重大变化。现阶段，绝大多数文献的研究场景是在无穷大电源的基础下，分析单机或多机并网系统的动态特性，对全部虚拟同步机为主导的电力系统动态特性研究较少。因此，先建立了全部虚拟同步机为主导的三机九节点系统的模型，通过微分方程仿真得到系统的动态特性曲线。然后，利用纵横交叉算法（crisscross optimization，CSO），延迟优化新型电力系统惯量，并与无优化控制系统作对比，在系统发生扰动后，优化后的系统振荡幅值变小，调节时间变小。最后，通过仿真验证了上述结论的正确性。