数字储能网讯：
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研究背景
随着直流化“源”、“储”、“荷”比重增加，低压直流微电网成为了一种重要组网方式。将多个相邻直流微电网组成互联系统，实现微电网间功率交换和相互支撑，有利于提高供电可靠性，促进新能源发电消纳。采用多端口低压直流智能软开关(low voltage DC soft open point，LVDC-SOP)以“软”连接方式可实现多个直流微电网可控的柔性互联，如图1所示。多端口LVDC-SOP是实现子网间潮流控制的核心，在调节各子网功率交换中发挥关键作用，如何实现合理灵活的子网间功率交换是其需要解决的关键问题之一。
图1 基于LVDC-SOP的柔性互联系统
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所提方法
为了实现直流微电网柔性互联系统子网间功率交换的自主控制，借鉴微电网单元级下垂控制，LVDC-SOP各端口进行独立的双向下垂控制。为了评估各子网的功率平衡情况，考虑到各子网母线和LVDC-SOP公共母线的额定电压可能不同，对各母线电压进行标幺化处理。分析了LVDC-SOP端口变换器端口侧和公共母线侧的下垂特性，假设端口变换器采用固定下垂系数的双向下垂控制，其双向下垂特性如图2所示。
图2 端口变换器的双向下垂特性
定义标幺化子网i母线电压和LVDC-SOP公共母线电压的差值为图片，建立了基于标幺化直流母线电压差值的功率交换规则，LVDC-SOP根据该规则可自主确定各端口潮流方向。
当LVDC-SOP各端口双向下垂控制采用固定下垂系数时，各端口进行固定比例的功率分配，可能导致小容量子网承担较多的功率交换任务，而大容量子网承担较少的功率交换任务。此外，子网功率交换需求变化时，其功率裕度也将实时变化。为了实现子网间合理灵活的功率交换，提出了一种计及标幺化电压差值和功率裕度的双向下垂控制策略，如图3所示。图片可决定LVDC-SOP协调各子网参与功率交换时端口i功率方向，子网i的功率裕度可代表其参与功率交换的能力。设置了动作死区，避免子网间非必要的功率交换。因此，所提策略可根据子网母线电压和功率裕度的变化，实时调节子网间功率交换。双向下垂控制曲线基于一种平滑的S型曲线Sigmoid函数设计，其平滑性可保证下垂控制曲线斜率的调节是连续的，有利于LVDC-SOP端口变换器交换功率调节的稳定性。
图3 所提双向下垂控制
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研究结论
为了实现多端口LVDC-SOP对直流微电网柔性互联系统子网间合理灵活的功率交换控制，提出了一种计及标幺化电压差值和功率裕度的多端口LVDC-SOP双向下垂控制策略，主要结论如下：
1）建立了基于标幺化母线电压差值的子网功率交换规则，多端口LVDC-SOP根据该规则可自主确定各端口潮流方向。
2）所提策略的下垂系数在工作范围内连续平滑变化，可根据母线电压和功率裕度的变化，实时调节子网间交换功率，更充分发挥子网功率交换能力。小信号分析结果表明，所提策略可在标幺化电压差值接近死区和最大值时，使得下垂系数较小，而其他情况时，下垂系数较大，从而兼顾LVDC-SOP的功率交换调节能力和稳定性。
3）由各子网功率不平衡程度存在差异的实验结果表明，与传统下垂策略相比，所提策略使子网母线电压的总偏离程度平均减小了约13.3%。可见，所提策略使LVDC-SOP可实现更合理灵活的子网间功率交换，提高了子网对不平衡功率的调节能力，从而可更大程度保障各子网的功率平衡，降低子网母线电压越限风险。
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后续研究方向或讨论话题
本文主要研究了直流微电网柔性互联系统LVDC-SOP的双向下垂控制策略，在稳定性研究方面侧重小信号稳定性。为了进一步提升LVDC-SOP的综合性能，下一步考虑在LVDC-SOP效率优化和大扰动稳定性方面开展进一步研究，一方面结合各端口变换器效率优化开展整体效率优化研究，另一方面开展所提策略在大扰动下的稳定性研究。
