CN111697591A - 蜂巢状多站融合配电网系统及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统技术领域，具体提供了一种蜂巢状多站融合配电网系统及其运行控制方法，旨在解决如何提高配电网的供电可靠性以及电能质量的技术问题。为此目的，根据本发明实施例的配电网系统包括多个局部电网单元，每个局部电网单元内每个多站融合单元的多个电力功能站通过柔性多状态开关相互连接，每个柔性多状态开关分别与公共连接点连接并且每个柔性多状态开关顺次地相互连接，每个柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内的一个柔性多状态开关连接，以使局部电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构。每个多站融合单元既可以相互独立运行、潮流互济，也可以由上一级电网层提供功率支撑，从而提高配电网系统的经济性、可靠性和灵活性。

Description

蜂巢状多站融合配电网系统及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种蜂巢状多站融合配电网系统及其运行控制方法。

背景技术

随着电动汽车和分布式发电技术的不断发展，越来越多的电动汽车和分布式发电系统接入配电网。然而，由于分布式发电系统的发电波动性较大，接入配电网的电动汽车又具有较大的随机性与间歇性，如果在传统配电网中高比例的接入电动汽车与分布式发电系统，会导致配电网的电力潮流变化较快，甚至会导致配电网中的部分设备发生功率越限进而致使保护设备误动作，从而极大地降低了配电网的供电可靠性以及电能质量。因此，本领域急需一种新的配电网方案来解决上述问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决如何提高配电网的供电可靠性以及电能质量的技术问题的蜂巢状多站融合配电网系统及其运行控制方法。

第一方面，提供一种蜂巢状多站融合配电网系统，所述系统包括：

局部电网层，其包括多个局部电网单元；

所述局部电网单元包括公共连接点以及多个多站融合单元，所述多站融合单元包括柔性多状态开关以及多个电力功能站，所述多个电力功能站通过所述柔性多状态开关相互连接；

所述局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关分别与所述局部电网单元的公共连接点连接并且所述每个多站融合单元的柔性多状态开关顺次地相互连接，每个局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内一个多站融合单元的柔性多状态开关连接，以使所述局部电网层内的局部电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构；

其中，所述电力功能站包括电源功能站、和/或电网功能站、和/或负荷功能站、和/或储能功能站。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的一个技术方案中，所述系统还包括区域电网层，所述局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点分别与所述区域电网层内的多个输电线路连接。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的一个技术方案中，所述区域电网层包括多个区域电网单元，所述区域电网单元包括多个顺次地相互连接的公共连接点，每个公共连接点还分别与其他区域电网单元内的一个公共连接点连接，以使所述区域电网层内的区域电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的一个技术方案中，所述局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点分别与所述区域电网层内的一个公共连接点连接，以与接入所述公共连接点的多个输电线路连接。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的一个技术方案中，所述系统还包括主电网层，所述主电网层与所述区域电网层连接，所述主电网层用于传输高压大功率电能以及向所述区域电网层输出电能。

第二方面，提供一种上述蜂巢状多站融合配电网系统的技术方案的运行控制方法，所述方法包括：

获取当前多站融合单元的功率需求；根据所述功率需求控制所述区域电网层通过与所述当前多站融合单元连接的输电线路向所述当前多站融合单元进行功率输出；

并且/或者，获取当前多站融合单元的功率需求以及与所述当前多站融合单元连接的其他多站融合单元的最大输出功率；根据所述功率需求与所述最大输出功率获取能够满足所述当前多站融合单元的功率需求的目标多站融合单元，根据所述功率需求控制所述目标多站融合单元向所述当前多站融合单元进行功率输出；

并且/或者，获取当前多站融合单元的功率需求以及输出功率；若所述功率需求小于所述输出功率，则根据所述功率需求与所述输出功率获取所述当前多站融合单元能够产生的剩余功率，根据所述剩余功率控制所述当前多站融合单元向所述区域电网层进行功率输出。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括：

在接收到当前多站融合单元的启动指令后，启动所述当前多站融合单元内的柔性多状态开关，随后在所述柔性多状态开关内的直流侧电压达到电压额定值后依次启动所述当前多站融合单元内的储能功能站、负荷功能站和电源功能站；

其中，启动所述负荷功能站具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由高至低的顺次依次启动每个负荷功能站；

并且/或者，所述方法还包括：

在接收到当前多站融合单元的停止运行指令后，依次控制所述当前多站融合单元内的电源功能站、负荷功能站、储能功能站以及柔性多状态开关停止运行；

其中，控制所述负荷功能站停止运行具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由低至高的顺次依次控制每个负荷功能站停止运行。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括：

判断是否接收到上级控制系统下发的电能调度指令；

若是，则根据所述电能调度指令控制多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行；

若否，则获取当前多站融合单元中柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，根据所述有功功率输入值或有功功率输出值控制所述当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法的一个技术方案中，所述根据所述有功功率输入值或有功功率输出值控制所述当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行，具体包括：

若b×|P_ref|＜|P|＜a×|P_ref|，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制，以及对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压充电控制或待机运行控制；其中，所述P是柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，所述P_ref是预设的有功功率参考值，所述a和b均是预设的参考系数且a≥1，b＜1；

若|P|≥a×|P_ref|，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制或待机运行控制，以及对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制；

若|P|≤b×|P_ref|，则对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行恒压控制或待机运行控制、对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制，以及判断所述光伏电源功能站和/或所述储能功能站输出的电能是否满足所述电力功能站中特定负荷功能站的电能需求；若是，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制，以使所述光伏电源功能站和/或所述储能功能站向所述特定负荷功能站输出电能；若否，则对所述柔性多状态开关进行待机运行控制；所述特定负荷功能站是负荷重要等级大于等于预设等级的负荷功能站。

在上述蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括：

根据当前时刻以及上一时刻所述柔性多状态开关的交流侧馈线中传输的负载瞬时功率，判断所述交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化；

如果所述交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化，则根据下式所示的方法计算对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令：

其中，所述I_sr是所述对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令，所述U_dc是所述柔性多状态开关的直流母线电压有效值，所述T是驱动所述柔性多状态开关中电力电子器件导通/关断的开关周期，所述P_L(t)是t时刻的负载瞬时功率，所述u_dc是所述柔性多状态开关的直流母线电压瞬时值，所述

是所述柔性多状态开关的直流母线电压目标值，所述C是所述柔性多状态开关的直流母线电容的电容值；

根据所述电流调整指令I_sr调整所述柔性多状态开关的输入电流，以使所述柔性多状态开关的每个交流侧馈线中传输的负载功率达到平衡状态。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

在实施本发明的技术方案中，利用柔性多状态开关将每个局部电网单元内的多个电力功能站相互连接以形成一个多站融合单元，进而将每个多站融合单元的柔性多状态开关顺次地相互连接以及使每个局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内一个多站融合单元的柔性多状态开关连接，以使局部电网单元形成蜂巢状组网结构。此外，局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关分别与局部电网单元的公共连接点连接。在正常运行情况下，每个多站融合单元可以相互独立地运行，多站融合单元内电源功能站中的分布式电源产生的多余电能可以传送给临近的多站融合单元或经由公共连接点输送至上一级电网层中；在发生故障情况下，相互临近多站融合单元的可以进行潮流互济，也可以由上一级电网层提供功率支撑，提高了整个配电网系统的经济性、可靠性和灵活性。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统中的局部电网单元的主要结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的局部电网层内的多站融合单元的主要结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统中的主电网层、区域电网层与局部电网层的连接结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统的功率传输示意图；

图5是根据本发明一个实施例的柔性多状态开关的控制策略示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

这里先解释本发明涉及到的一些术语。

柔性多状态开关(Flexible Multi-State Switch，FMSS)指的是，基于电力电子器件构建的具有潮流互济与电压支撑等功能的电力电子装置。根据采用的电能变换结构的类型，柔性多状态开关包括但不限于：基于交-直-交电能变换结构(AC/DC/AC)的柔性多状态开关、基于交-交电能变换结构(AC/AC)的柔性多状态开关、基于交-直电能变换结构(AC/DC)的柔性多状态开关、基于直-直电能变换结构(DC/DC)的柔性多状态开关等。

电力功能站指的是，在电力系统中与电源、电网、负荷和储能相关的系统、装置、设备等。电力功能站可以包括电源功能站、和/或电网功能站、和/或负荷功能站、和/或储能功能站。电源功能站包括但不限于：新能源发电电源功能站如光伏电源功能站。负荷功能站包括但不限于：电动汽车充电站。

目前传统的配电网结构在接入高比例的电动汽车与分布式发电系统后，由于电力潮流变化较快会导致部分设备发生功率越限进而致使保护设备误动作，从而极大地降低了配电网的供电可靠性。

在本发明实施例中，利用柔性多状态开关将每个局部电网单元内的多个电力功能站相互连接以形成一个多站融合单元，进而将每个多站融合单元的柔性多状态开关顺次地相互连接以及使每个局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内一个多站融合单元的柔性多状态开关连接，以使局部电网单元形成蜂巢状组网结构。此外，局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关分别与局部电网单元的公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)连接。在正常运行情况下，每个多站融合单元可以相互独立地运行，多站融合单元内电源功能站中的分布式电源产生的多余电能可以传送给临近的多站融合单元或经由公共连接点输送至上一级电网层(区域电网层)中；在发生故障情况下，相互临近多站融合单元的可以进行潮流互济，也可以由上一级电网层(区域电网层)提供功率支撑，提高了配电网系统的经济性、可靠性和灵活性。

下面结合附图对本发明实施例中的蜂巢状多站融合配电网系统进行具体说明。

在根据发明一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统中，该系统可以包括局部电网层，该局部电网层可以包括多个局部电网单元，每个局部电网单元都包括一个公共连接点以及多个多站融合单元。每个多站融合单元都可以包括柔性多状态开关以及多个电力功能站，这些电力功能站通过柔性多状态开关相互连接。同时，每个局部电网单元内的每个多站融合单元的柔性多状态开关分别与相应局部电网单元的公共连接点连接并且每个多站融合单元的柔性多状态开关顺次地相互连接，每个局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内一个多站融合单元的柔性多状态开关连接，以使局部电网层内的局部电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构。其中，电力功能站包括电源功能站、和/或电网功能站、和/或负荷功能站、和/或储能功能站。电源功能站包括但不限于：新能源发电电源功能站如光伏电源功能站。负荷功能站包括但不限于：电动汽车充电站。柔性多状态开关包括但不限于：背靠背电压源型变流器、统一潮流控制器、串联补偿器等基于交-直-交电能变换结构或交-交电能变换结构的柔性多状态开关。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选取基于不同电能变换结构的柔性多状态开关，例如，可以选取基于交-直电能变换结构或直-直电能变换结构的柔性多状态开关，这种对柔性多状态开关的具体调整和改变，并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例的局部电网单元的主要结构示意图。如图1所示，本实施例中多站融合单元包括六个多站融合单元(多站融合单元1-6)和一个公共连接点PCC。每个多站融合单元都包括一个柔性多状态开关FMSS，多站融合单元1-6的柔性多状态开关FMSS顺次地相互连接以形成蜂巢状组网结构中的一个蜂巢单元结构，并且这六个柔性多状态开关FMSS还与公共连接点PCC连接。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要灵活设置多站融合单元的数量，例如，多站融合单元的数量可以是7、8、9或者是其他数值，这种对多站融合单元的数量的具体调整和改变，并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

参阅附图2，图2是根据本发明的一个实施例的多站融合单元的主要结构示意图。如图2所示，本实施例中多站融合单元包括一个柔性多状态开关FMSS以及八个电力功能站，柔性多状态开关FMSS分别与这八个电力功能站连接。在本实施例中，多站融合单元以FMSS为关键设备，融合风电和光伏发电等新能源发电电源功能站、数据中心和电动汽车充电站等负荷功能站，以及储能站等储能功能站形成“源网荷储”于一体的智能电网基本单元结构，具有小型化、规范化的优点。其中，“源网荷储”指的是电源、电网、负荷和储能。

要说明的是，虽然本发明实施例仅提供了上述这一具体的多站融合单元实施方式，但是本领域技术人员能够理解的是，本发明的保护范围并不限于这一具体实施方式，本领域技术人员可以根据实际需求增加或删减多站融合单元中电力功能站的数量，以及替换多站融合单元中的电力功能站，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

在本实施例中，由于每个多站融合单元都分别与三个多站融合单元连接，因此每个多站融合单元在满足本单元的功率需求的前提下，还可以向与其连接的其他多站融合单元输出电能，实现多站融合单元之间的潮流互济。

进一步，一个实施方式中，蜂巢状多站融合配电网系统包括三层电网结构，除了可以包括上述局部电网层，还可以包括主电网层和区域电网层。具体而言，第一层为主电网层，其主要用于进行高压大功率电能传输，而电能传输方式可以采用电能传输技术领域中常规的特高压交流输电方法、特高压直流输电方法、柔性直流输电方法以及混合直流输电方法等实现，为了描述简洁，在此不再对上述常规的输电方法进行赘述。通过主电网层进行高压输电能够减少电能传输过程中的损耗，进而提高输电效率。第二层为区域电网层，其用于接收并传输上述主电网层输出的电能。第三层为局部电网层，局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点分别与区域电网层内的多个输电线路连接，区域电网层既可以通过这些输电线路向局部电网层输出电能，还可以吸收局部电网层中新能源发电电源功能站如光伏电源功能站产生的电能，从而极大地提高了新能源发电的消纳能力和利用率。

一个实施方式中，区域电网层可以包括多个区域电网单元，每个区域电网单元都包括多个顺次地相互连接的公共连接点，每个公共连接点还分别与其他区域电网单元内的一个公共连接点连接，以使区域电网层内的区域电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构。在本实施方式中，局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点可以分别与区域电网层内的一个公共连接点连接，以与接入公共连接点的多个输电线路连接。

参阅附图3-4，图3是根据本发明的一个实施例的主电网层、区域电网层和局部电网层的连接结构示意图，图4是根据本发明的一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统的功率传输示意图。如图3所示，局部电网层包括多个局部电网单元，每个局部电网单元的公共连接点分别与区域电网层内的一个公共连接点连接，而区域电网层内的每个公共连接点连接有三个输电线路，因而每个局部电网单元的公共连接点分别与区域电网层内的三个输电线路连接。区域电网层的输电线路能够接收主电网层输出的电能。如图4所示，在一个局部电网单元，两个多站融合单元可以通过各自的柔性多状态开关相互连接，通过这两个柔性多状态开关可以实现多站融合单元之间的功率传输(站间功率传输)。局部电网层的公共连接点与区域电网层的一个公共连接点(图4所示的PCC)连接，通过这两个公共连接点可以实现局部电网层与区域电网层之间的功率传输(层间功率传输)。

在本发明实施例中，局部电网层内的每个局部电网单元都与相邻的多个(六个)局部电网单元相连形成蜂巢状组网结构，并且每个局部电网单元内的公共连接点还与区域电网层的多个(三个)输电线路连接，使得局部电网单元既可以从其他局部电网单元获得电能，也可以从区域电网层获取电能，极大地提高了局部电网单元的供电可靠性以及配电网系统的经济性。

进一步，本发明还提供了一种上述蜂巢状多站融合配电网系统实施例所述的配电网系统的运行控制方法。

具体而言，在根据本发明的一个实施例的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法中，该运行控制方法可以包括如下步骤：

步骤11：获取当前多站融合单元的功率需求。

步骤12：根据当前多站融合单元的功率需求控制区域电网层通过与当前多站融合单元连接的输电线路向当前多站融合单元进行功率输出。换言之，可以通过区域电网层向局部电网层进行功率输出，以满足局部电网层内多站融合单元的功率需求。

一个实施方式中，该运行控制方法可以包括如下步骤：

步骤21：获取当前多站融合单元的功率需求以及与当前多站融合单元连接的其他多站融合单元的最大输出功率。

步骤22：根据所述当前多站融合单元的功率需求与所述其他多站融合单元的最大输出功率获取能够满足当前多站融合单元的功率需求的目标多站融合单元，根据所述当前多站融合单元的功率需求控制目标多站融合单元向所述当前多站融合单元进行功率输出，以满足所述当前多站融合单元的功率需求。换言之，可以通过其他多站融合单元向所述当前多站融合单元进行功率输出，以满足所述当前多站融合单元的功率需求。

一个实施方式中，该运行控制方法可以包括如下步骤：

步骤31：获取当前多站融合单元的功率需求以及输出功率。

步骤32：判断当前多站融合单元的功率需求是否小于输出功率；若是，则表明当前多站融合单元不仅能够满足本单元自己的功率需求，还能够具备一定的剩余功率，对此可以根据所述当前多站融合单元的功率需求与输出功率获取所述当前多站融合单元能够产生的剩余功率，根据剩余功率控制所述当前多站融合单元向区域电网层进行功率输出。换言之，多站融合单元在满足本单元的功率需求的前提下，不仅可以向与其连接的其他多站融合单元进行功率输出，实现多站融合单元之间的潮流互济，还可以向区域电网层进行功率输出，极大地提高了多站融合单元中新能源发电的消纳能力和利用率，进而提高了配电网系统的经济性。

进一步，本发明实施例中，蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法可以包括多站融合单元启动控制步骤以及多站融合单元停止运行控制步骤。

具体而言，多站融合单元启动控制步骤包括：在接收到当前多站融合单元的启动指令后，启动所述当前多站融合单元内的柔性多状态开关，随后在柔性多状态开关内的直流侧电压达到电压额定值后依次启动所述当前多站融合单元内的储能功能站、负荷功能站和电源功能站。一个实施方式中，启动负荷功能站具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由高至低的顺次依次启动每个负荷功能站。一个例子：多站融合单元内的负荷功能站包括数据中心、5G基站和普通的交直流负荷，这些负荷功能站的启动优先级依次降低，因而按照优先级由高至低的顺次可以依次启动数据中心、5G基站和普通的交直流负荷。

多站融合单元停止运行控制步骤包括：在接收到当前多站融合单元的停止运行指令后，依次控制所述当前多站融合单元内的电源功能站、负荷功能站、储能功能站以及柔性多状态开关停止运行。一个实施方式中，控制负荷功能站停止运行具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由低至高的顺次依次控制每个负荷功能站停止运行。一个例子：多站融合单元内的负荷功能站包括数据中心、5G基站和普通的交直流负荷，这些负荷功能站的启动优先级依次降低，因而按照优先级由低至高的顺次可以依次控制普通的交直流负荷、5G基站和启动数据中心停止运行。

进一步，本发明实施例中，蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法可以包括多站融合单元的电能调度步骤，该多站融合单元的电能调度步骤具体包括：判断是否接收到上级控制系统下发的电能调度指令。如果接收到，则根据电能调度指令控制多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行。如果没有接收到，则获取当前多站融合单元中柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，根据有功功率输入值或有功功率输出值控制当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行。

在本实施例中，根据有功功率输入值或有功功率输出值控制当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行，包括：

若b×|P_ref|＜|P|＜a×|P_ref|，表明当前多站融合单元处于正常的稳态运行，因此可以对柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，以及对电力功能站中的储能功能站进行恒压充电控制或待机运行控制。其中，P是柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，P_ref是预设的有功功率参考值，a和b均是预设的参考系数且a≥1，b＜1。

若|P|≥a×|P_ref|，表明柔性多状态开关的某个交流侧馈线连接的交流电网功能站可能发生了故障因而无法继续对该交流侧馈线进行正常供电，对此可以控制多站融合单元内的其他电力功能站如储能电站并通过柔性多状态开关向这个交流侧馈线进行功率输出，以维持该交流侧馈线的正常供电，在此情况下可以对柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制或待机运行控制，以及对电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制。进一步，也可以切除一部分重要程度较低的负荷，以能够向重要程度较高的负荷继续正常供电。

若|P|≤b×|P_ref|，表明柔性多状态开关的所有交流侧馈线连接的交流电网功能站都可能发生了故障，对此可以对电力功能站中的光伏电源功能站进行恒压控制或待机运行控制、对电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制，以及判断光伏电源功能站和/或储能功能站输出的电能是否满足电力功能站中特定负荷功能站(负荷重要等级大于等于预设等级的负荷功能站)的电能需求；若能够满足，则对柔性多状态开关进行直流母线均压控制，以使光伏电源功能站和/或储能功能站向特定负荷功能站输出电能；若不能够满足，则对柔性多状态开关进行待机运行控制。

在本实施例中，由于多站融合单元包括新能源发电电源功能站如光伏电源功能站以及电动汽车充电站等随机性与间歇性较大的电力功能站，因而会导致配电网的电力潮流变化较快，为了降低电力潮流变化较快对配电网供电可靠性的影响，可以根据柔性多状态开关的交流侧馈线中传输的负载瞬时功率，对交流侧馈线进行负载功率均衡控制，防止交流侧馈线连接的一部分电力设备发生功率越限进而致使保护设备误动作，导致的供电可靠性以及电能质量降低。

具体而言，首先可以根据当前时刻以及上一时刻柔性多状态开关的交流侧馈线中传输的负载瞬时功率，判断交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化；如果交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化，则根据公式(1)所示的方法计算对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令I_sr。然后根据电流调整指令I_sr调整柔性多状态开关的输入电流，以使柔性多状态开关的每个交流侧馈线中传输的负载功率达到平衡状态。

公式(1)中各参数含义是：I_sr是对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令，U_dc是柔性多状态开关的直流母线电压有效值，T是驱动柔性多状态开关中电力电子器件导通/关断的开关周期，P_L(t)是t时刻的负载瞬时功率，u_dc是柔性多状态开关的直流母线电压瞬时值，

是柔性多状态开关的直流母线电压目标值，C是柔性多状态开关的直流母线电容的电容值。

一个实施方式中，若柔性多状态开关是背靠背电压源型变流器，该背靠背电压源型变流器包括两个电压源型变流器(电压源型变流器VSC1和电压源型变流器VSC2)，则可以根据图5所示的电流内环与电压外环的双闭环控制策略对柔性多状态开关进行控制。其中，u_dc是柔性多状态开关的直流母线电压瞬时值，

是柔性多状态开关的直流母线电压目标值，I_sr是通过公式(1)计算得出的电流调整指令，

是用于控制多站融合单元稳态运行时的电流调度指令，该电流调度指令是上级控制系统下发的电能调度指令，I_d1和I_q1分别是背靠背电压源型变流器电压源型变流器VSC1的有功电流输入值和无功电流输入值，I_d2和I_q2分别是背靠背电压源型变流器电压源型变流器VSC2的有功电流输入值和无功电流输入值。在本实施方式中，基于上述电压参数u_dc与

以及相关的控制策略(例如：负反馈控制、PI控制等)可以实现对柔性多状态开关进行直流母线均压控制，保证直流母线电压保持恒定；基于上述电流参数

I_d1和I_q1以及相关的控制策略(例如：负反馈控制、PI控制、电流内环控制等)可以对电压源型变流器VSC1与其连接的交流侧馈线之间的有功功率和无功功率进行调整，基于上述电流参数

I_d2和I_q2以及相关的控制策略(例如：负反馈控制、PI控制、电流内环控制等)可以对电压源型变流器VSC2与其连接的交流侧馈线之间的有功功率和无功功率进行调整，从而实现对多站融合单元的潮流转移；基于上述电流参数I_sr以及相关的控制策略(例如：将I_sr与

叠加)可以实现对柔性多状态开关的交流侧馈线进行负载功率均衡控制。

需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蜂巢状多站融合配电网系统，其特征在于，所述系统包括：

局部电网层，其包括多个局部电网单元；

所述局部电网单元包括公共连接点以及多个多站融合单元，所述多站融合单元包括柔性多状态开关以及多个电力功能站，所述多个电力功能站通过所述柔性多状态开关相互连接；

所述局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关分别与所述局部电网单元的公共连接点连接并且所述每个多站融合单元的柔性多状态开关顺次地相互连接，每个局部电网单元内每个多站融合单元的柔性多状态开关还分别与其他局部电网单元内一个多站融合单元的柔性多状态开关连接，以使所述局部电网层内的局部电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构；

其中，所述电力功能站包括电源功能站、和/或电网功能站、和/或负荷功能站、和/或储能功能站。

2.根据权利要求1所述的蜂巢状多站融合配电网系统，其特征在于，所述系统还包括区域电网层，所述局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点分别与所述区域电网层内的多个输电线路连接。

3.根据权利要求2所述的蜂巢状多站融合配电网系统，其特征在于，所述区域电网层包括多个区域电网单元，所述区域电网单元包括多个顺次地相互连接的公共连接点，每个公共连接点还分别与其他区域电网单元内的一个公共连接点连接，以使所述区域电网层内的区域电网单元相互连接形成蜂巢状组网结构。

4.根据权利要求3所述的蜂巢状多站融合配电网系统，其特征在于，所述局部电网层内每个局部电网单元的公共连接点分别与所述区域电网层内的一个公共连接点连接，以与接入所述公共连接点的多个输电线路连接。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的蜂巢状多站融合配电网系统，其特征在于，所述系统还包括主电网层，所述主电网层与所述区域电网层连接，所述主电网层用于传输高压大功率电能以及向所述区域电网层输出电能。

6.一种权利要求5所述的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前多站融合单元的功率需求；

根据所述功率需求控制所述区域电网层通过与所述当前多站融合单元连接的输电线路向所述当前多站融合单元进行功率输出；

并且/或者，

获取当前多站融合单元的功率需求以及与所述当前多站融合单元连接的其他多站融合单元的最大输出功率；

根据所述功率需求与所述最大输出功率获取能够满足所述当前多站融合单元的功率需求的目标多站融合单元，根据所述功率需求控制所述目标多站融合单元向所述当前多站融合单元进行功率输出；

并且/或者，

获取当前多站融合单元的功率需求以及输出功率；

若所述功率需求小于所述输出功率，则根据所述功率需求与所述输出功率获取所述当前多站融合单元能够产生的剩余功率，根据所述剩余功率控制所述当前多站融合单元向所述区域电网层进行功率输出。

7.根据权利要求6所述的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收到当前多站融合单元的启动指令后，启动所述当前多站融合单元内的柔性多状态开关，随后在所述柔性多状态开关内的直流侧电压达到电压额定值后依次启动所述当前多站融合单元内的储能功能站、负荷功能站和电源功能站；

其中，启动所述负荷功能站具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由高至低的顺次依次启动每个负荷功能站；

并且/或者，所述方法还包括：

在接收到当前多站融合单元的停止运行指令后，依次控制所述当前多站融合单元内的电源功能站、负荷功能站、储能功能站以及柔性多状态开关停止运行；

其中，控制所述负荷功能站停止运行具体包括：根据每个负荷功能站对应的启动优先级并且按照优先级由低至高的顺次依次控制每个负荷功能站停止运行。

8.根据权利要求6所述的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断是否接收到上级控制系统下发的电能调度指令；

若是，则根据所述电能调度指令控制多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行；

若否，则获取当前多站融合单元中柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，根据所述有功功率输入值或有功功率输出值控制所述当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行。

9.根据权利要求8所述的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述有功功率输入值或有功功率输出值控制所述当前多站融合单元中的柔性多状态开关和/或电力功能站运行，具体包括：

若b×|P_ref|＜|P|＜a×|P_ref|，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制，以及对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压充电控制或待机运行控制；其中，所述P是柔性多状态开关的有功功率输入值或有功功率输出值，所述P_ref是预设的有功功率参考值，所述a和b均是预设的参考系数且a≥1，b＜1；

若|P|≥a×|P_ref|，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制、对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行最大功率点跟踪控制或待机运行控制，以及对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制；

若|P|≤b×|P_ref|，则对所述电力功能站中的光伏电源功能站进行恒压控制或待机运行控制、对所述电力功能站中的储能功能站进行恒压放电控制或待机运行控制，以及判断所述光伏电源功能站和/或所述储能功能站输出的电能是否满足所述电力功能站中特定负荷功能站的电能需求；若是，则对所述柔性多状态开关进行直流母线均压控制，以使所述光伏电源功能站和/或所述储能功能站向所述特定负荷功能站输出电能；若否，则对所述柔性多状态开关进行待机运行控制；所述特定负荷功能站是负荷重要等级大于等于预设等级的负荷功能站。

10.根据权利要求6所述的蜂巢状多站融合配电网系统的运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据当前时刻以及上一时刻所述柔性多状态开关的交流侧馈线中传输的负载瞬时功率，判断所述交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化；

如果所述交流侧馈线的负载瞬时功率是否发生变化，则根据下式所示的方法计算对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令：

其中，所述I_sr是所述对交流侧馈线进行负载功率均衡控制的电流调整指令，所述U_dc是所述柔性多状态开关的直流母线电压有效值，所述T是驱动所述柔性多状态开关中电力电子器件导通/关断的开关周期，所述P_L(t)是t时刻的负载瞬时功率，所述u_dc是所述柔性多状态开关的直流母线电压瞬时值，所述

是所述柔性多状态开关的直流母线电压目标值，所述C是所述柔性多状态开关的直流母线电容的电容值；

根据所述电流调整指令I_sr调整所述柔性多状态开关的输入电流，以使所述柔性多状态开关的每个交流侧馈线中传输的负载功率达到平衡状态。

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