《交直流分布式可再生能源系统优化控制》系统性介绍了交直流分布式可再生能源系统优化控制的运行场景生成、长时间尺度优化调度、短时间尺度优化运行和协调控制的基本原理及实现方法。
　　《交直流分布式可再生能源系统优化控制》共七章。第一、二章分别介绍交直流分布式可再生能源系统优化控制概述、交直流系统的运行场景生成。第三、四章介绍交直流系统长短时间尺度优化运行方法。第五～七章介绍交直流系统协调控制技术、交直流互补优化运行控制系统及未来展望。
　　《交直流分布式可再生能源系统优化控制》可供从事交直流分布式可再生能源系统电网调度人员和设备研发人员阅读，也可供电气工程专业科研人员、高等院校教师和研究生及高年级本科生参考。

　　第一章 概述
　　现如今，社会经济日益发展，人们对能源环境的不断重视，促使大规模新能源发电、高渗透分布式发电及高效率储能系统等蓬勃发展。分布式可再生能源具备经济性、环保性、灵活性等优点，可以实现就地收集和就地消纳，将成为未来分布式能源网络的重要组成部分。可再生能源技术的应用对电力系统灵活接入和有效调控提出新的挑战和更高的要求。为了实现分布式可再生能源的并网消纳，国内外科研人员相继提出了交流系统、直流系统和交直流系统等几种不同形式的电网结构。值得注意的是，交直流系统综合了二者的优势，能够更好地满足高渗透分布式可再生能源接入，以及日益增长的直流负荷的需求，是未来电网的发展趋势。为使读者更好地了解交直流系统的研究现状，本章将对交直流分布式可再生能源系统及其拓扑结构、关键设备、运行调控及研究框架进行全面阐述。
　　第一节 交直流分布式可再生能源系统
　　随着全球化石能源的枯竭和环境污染的加重，世界各国开始提高对环保的重视及对能源利用效率的要求，以风力发电（wind turbine，WT）和光伏发电（photovoltaic，PV）为代表的高比例分布式电源、各类交流和直流负荷开始接入电网，对现有交流电力系统的灵活性、消纳分布式能源能力、电能质量等提出了新的挑战和要求。因此，交直流分布式可再生能源系统的概念被提出，并很快成为国内外专家学者的研究热点。本节将从分布式可再生能源大量接入给现有配电网带来的变化和挑战出发，详细阐述交直流分布式可再生能源系统的研究现状及演变过程。
　　配电网处于电力系统的末端，直接面向电力用户，承担着分配电能、供给电力消费、服务客户的重任。随着新能源、新材料及电力电子技术的快速发展与广泛应用，用户对供电质量、可靠性及运行效率等的要求日益提高，现有交流配电网正面临用电需求定制化和多样化、分布式发电接入规模化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战。主要体现在以下方面。
　　（1）配电网中用电设备的形态和数量发生了显著的变化，电动汽车（electricvehicle，EV）、储能设备（energy storage system，ESS）、发光二极管（light emitting diode，LED）等直流用电设备广泛使用，要求配电网能够适应更少转换环节的直流接入方式，以提高接入效率。
　　（2）以风力发电和光伏发电为代表的分布式电源（distributedgeneration，DG）出力具有波动性和间歇性，同时EV快速充电负荷具有冲击性，影响了配电网正常运行，要求配电网能够实现馈线互济，并具有较强的潮流调控能力，更高的运行灵活性，减少DG、EV等对配电网的影响。
　　（3）用户对电能质量和供电可靠性的要求日益提高，但是随着DG和电力电子装置大量接入电网，网络中的谐波、谐振、电压波动等问题越来越严重，这就要求配电网具备综合治理能力；同时，为了进一步提高供电可靠性，要求配电网具备灵活的转供能力，甚至具备一定的不间断转供能力。
　　针对以上规模化DG、EV及直流负荷等对配电网带来的新需求和新挑战，已有的主要研究方案包括储能、主动配电网及虚拟电厂等，然而上述方案仍是基于现有网络结构，系统内的直流型分布式电源需通过逆变器接入交流配电网，再通过整流器给直流负荷供电。随着我国能源革命的积极推进，可再生能源产业开始全面规模化发展，高渗透率的可再生能源并网给电网安全运行和能源高效消纳带来了新的挑战和要求。一方面，目前可再生能源多接入交流配电网，交直流变换环节较多，降低了效率，影响了接入的便捷性；另一方面，配电网互联互济和柔性调控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消纳和高效利用。
　　相较于传统交流配电网，分布式能源接入的直流配电网可以减少变流环节，具有系统运行效率高、电能质量问题不突出等优势。然而，当前电力系统中用电负载的主要形式仍为交流负荷，同时，直流配电网的发展还受到相关设备研制等多方面因素的限制，因此，目前在实际工程中完全由直流配电网取代交流配电网不具有实际意义。对此，国内外学者提出了交直流分布式可再生能源系统（简称交直流系统），通过在现有配电系统中引入具有高度可控性和灵活性的柔性变换设备，减少变换环节，提高可再生能源消纳率和系统运行效率，同时充分发挥交流和直流配电网的优势，实现优势互补，这是未来配电网的发展方向和战略选择。
　　交直流系统已成为国内外研究热点。在美国，弗吉尼亚理工大学构建了基于交直流配电网分层连接的混合配电系统；北卡罗来纳大学提出了未来可再生电能传输与管理（future renewable electric energy delivery and management，FREEDM）系统，构建了DC400V系统与AC120V系统，并通过智能能量管理（intelligent energy management，IEM）接口与外部电网连接。瑞士联邦理工学院提出了能量枢纽（energy hub，EH）的概念，并将其概念和模型应用到欧盟的EPIC－HUB项目中。EPIC－HUB项目集成了多种能源和负荷转换单元，能够为多场景下可再生能源的输入和输出提供便捷接口，将系统的能量进行转换、调制和存储，通过对不同能源进行协调管理，从而实现区域间能源的综合优化。针对资源匮乏、负荷日益增长的需求，接入有多种形式蓄电池、光伏发电和风力发电的爱知岛试点项目在日本得到了积极推进。与此同时，我国对交直流系统也开展了积极研究，目前中国电科院、中国科学院电工研究所、清华大学、天津大学、浙江大学等机构相继对交直流系统的结构设计、协调控制技术和优化调度方法等相关内容开展研究。
　　……

序言

前言

第一章 概述 1
第一节 交直流分布式可再生能源系统 1
第二节 交直流分布式可再生能源系统拓扑结构及关键设备 5
第三节 交直流分布式可再生能源系统优化控制 11
第四节 交直流分布式可再生能源系统优化控制关键问题与研究框架 19

第二章 交直流系统的运行场景生成 24
第一节 实时状态估计 24
第二节 交直流分布式可再生能源系统的运行场景生成 47
第三节 交直流分布式可再生能源系统的运行场景约简 75

第三章 交直流系统长时间尺度优化调度 97
第一节 PET运行策略建模 97
第二节 运行策略优化组合方法 106
第三节 交直流分布式可再生能源系统日前优化调度 120
第四节 考虑多主体的双层优化调度 135
第五节 考虑不确定性的随机优化调度 144

第四章 交直流系统短时间尺度优化运行 155
第一节 分布式互补优化运行 155
第二节 电压不平衡优化抑制 178
第三节 基于模型预测控制滚动优化 188

第五章 交直流系统协调控制 200
第一节 交直流分布式可再生能源系统运行模式切换策略 200
第二节 交直流分布式可再生能源系统的仿真模型 208
第三节 直流网电压的平滑切换与协同控制技术 238

第六章 交直流互补优化运行控制系统 259
第一节 互补优化运行控制系统框架设计 259
第二节 互补优化运行控制系统功能模块 260
第三节 同里应用示范 264

第七章 展望 288

参考文献 291

索引 297