孔 力， 裴 玮， 叶 华， 张 学， 厉泽坤， 刘 垚， 金 吉

(1. 中国科学院电工研究所， 北京 100190； 2. 中国科学院大学， 北京 100049)

交直流混合配电系统形态、控制与稳定性研究

孔 力1,2， 裴 玮1,2， 叶 华1,2， 张 学1， 厉泽坤1,2， 刘 垚1,2， 金 吉1,2

(1. 中国科学院电工研究所， 北京 100190； 2. 中国科学院大学， 北京 100049)

交直流混合配电系统通过引入具有高度可控性和灵活性的柔性直流技术，从结构上改变了目前配电网的联络和供电方式，能够较好地解决目前大型交流配电网存在的各种问题，是未来配电网络的发展方向和战略选择。本文从系统形态、运行控制和稳定性三个方面，总结了交直流混合配电系统的国内外研究现状以及目前研究存在问题，最后本文展望了未来交直流配电网重点发展的关键技术。

交直流； 配电系统； 形态结构； 运行控制； 暂动态稳定性

1 引言

配电网处于电力系统的末端，直接面向电力用户，承担着电能分配、供给电力消费、服务客户的重任。随着新能源、新材料以及电力电子技术的快速发展与广泛应用，用户对供电质量、可靠性以及运行效率等要求日益提高，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：

(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、储能设备、LED照明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)分布式电源的波动性和间歇性、电动汽车快速充电的冲击负荷等影响了配电网正常运行，要求配电网能够实现馈线互济，并具有强的潮流调控功能，提高配电网运行灵活性，减少分布式电源、电动汽车等对配电网影响。

(3)用户对电能质量和供电可靠性的要求日益提高，但是随着分布式电源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。

针对以上规模化分布式电源、电动汽车及直流负荷等对配电网带来的新需求和新挑战，目前研究的主要方案包括储能、主动配电网[1]以及虚拟电厂[2]等，这些思路和方案仍是基于现有网络结构，通过采用先进的储能、信息和控制技术，实现配电网运行能力和经济性的提升。但是，受现有配电网网架结构限制，这些方案难以进一步在可再生能源功率波动分担、潮流灵活控制、供电可靠性提升等方面发挥更大的作用。

从结构上改变目前配电网的联络和供电方式是一种新的方案，通过引入具有高度可控性和灵活性的柔性直流技术，构成交直流混合配电系统，能够较好地解决交流配电网目前面临的以上问题，是未来配电网络的发展方向和战略选择。因此，目前交直流混合配电系统已成为国内外研究热点[3，4]。

本文重点从交直流混合配电系统形态、控制和稳定性三个方面，对目前研究进行了总结。在交直流混合配电系统形态方面，将其分为交流子网、直流子网相互独立和多端互联两种，并给出了目前直流电压标准进展情况；在交直流混合配电系统运行控制方面，总结了交直流互联变换器控制、交流子网内部协调控制，直流子网内部协调控制以及交直流网络间的协调控制策略。在暂动态分析方面，分别总结了动态交互过程分析方法和暂态过程分析方法及稳定性判定现状。最后本文对未来交直流配电网发展和关键技术进行了展望。

2 交直流混合配电系统形态

交直流配电系统的混合形态主要有两种。一种是交流子网与直流子网基本相互独立，只通过高压侧或低压侧交流母线耦合；另一种形态则是直流子网与交流子网多端互联。具体的交直流混合电网一般均是这两种形态之一或是组合。

图1 交流子网与直流子网相互独立的混合形态Fig.1 Independent DC subgrids and AC subgrids

对于第一种形态，具体可以分为三种类型：

(1)中压交流电网通过电力电子变压器不同端口连接低压交流子网、低压直流子网，在高压侧交流母线耦合[5，6]，典型形态如图1(a)所示。

(2)中压交流电网通过中压柔直换流器连接中压直流子网，通过普通变压器连接低压交流子网[7]，典型形态如图1(b)所示。

(3)中压交流电网首先通过交流变压器降压，再通过双向变流器连接低压直流子网，并与低压交流子网在低压侧耦合[8]，典型形态如图1(c)所示。

对于第二种多端互联的混合形态，交直流系统之间通过互联变流站进行连接，整体的运行控制有赖于各种电力电子变换器，包含承担交直流系统之间潮流控制的互联变流站，以及完成不同直流电压等级转换的DC/DC变换器。该类型交直流混联配电结构不仅可以提供可靠的直流供电以保障多类型直流负载、发电设备的接入，提高使用效率，而且也可以利用互联变流站控制交直流之间以及不同交流线路之间的潮流，从而优化系统运行，相互支撑电压，提升整体的供电能力、供电效率以及分布式发电接入能力[9]。其典型形态如图2所示，该形态直流子网和交流子网均在同一电压级别，可以同为中压，也可以同为低压。部分简化结构中，直流子网可以简化为多端背靠背换流器，内部共直流母线。

图2 交流子网与直流子网多端互联的混合形态Fig.2 Multi-terminal interconnected DC subgrids and AC subgrids

3 直流配电电压标准

针对第2节所述交直流混合形态中直流子网的电压等级问题，目前尚缺乏成熟的工业标准及规范。因此当设计中低压直流电力系统时，难以按照系统需求尤其是关于电压等级的要求，找到合适的设备，包括电力电子变换器、保护装置、连接装置、充电设备等以及直流兼容的电气设备。

但目前很多国际组织正在制定应用于住宅或建筑的直流系统实施标准，如Emerge联盟、欧洲电信标准协会、国际电工委员会、IEEE。根据IEC 60038标准，低压直流系统被定义为低于1500V及以下的系统。应用范围涵盖了计算机电子、汽车、船舶和航天电力系统。在IEEE Standard 1709-2010中，标准推荐了用于船舶的额定电压优选值及备选值，范围为1～35kV，并分别给出了不同电压等级在不同情况下对应的额定耐压值。目前不同标准电压在不同领域的应用情况如图3所示。

图3 不同直流标准电压在不同领域的应用情况Fig.3 Application of different DC voltage classes in different areas

国内已有的直流系统电压标准包括：2010年，GBT 1402-2010《轨道交通牵引供电系统电压》标准详细阐述了牵引供电系统电压的主要特性，包括标称电压及其容许的极限值。2011年，YD5210-2011《数据机房高压直流供电系统技术规范》针对240V直流电源系统做出技术要求。2016年制定了国家标准《中低压直流配电电压导则》的征求意见稿，规范了中低压直流配电和用电应遵循的电压等级，以及各电压等级对应的供电范围、电压偏差等，适用于±50kV及以下直流配电，其推荐电压见图4。

图4 国内中低压直流配电电压导则电压等级情况Fig.4 Guidelines for medium and low DC voltage class distribution voltage in China

4 交直流混合配电系统协调控制策略

交直流混合配电系统中通常存在多个柔性互联装置、分布式发电单元、储能单元、电动汽车以及负载单元，如何实现整个系统的协调控制是保证其安全可靠运行的关键技术[10]。目前，交直流混合配电系统的协调控制方法主要包括：交直流互联变换器控制、交流子网内部单元协调控制、直流子网内部单元协调控制以及交直流网络间的协调控制策略。下面分别进行分析。

4.1交直流互联变换器控制策略

交直流混合配电系统中的互联变换器是连接交流子网和直流子网的关键设备，对互联变换器进行有效的控制策略至关重要。互联变换器的控制对象通常为直流母线电压或者交流母线电压和频率，为了保证直流母线电压稳定，文献[11]提出了互联变换器的直流电压控制采用二自由度的控制结构，并且结合前馈跟踪和抗扰动控制器消除直流电压扰动。文献[12]针对互联变换器采用基于非线性扰动观测器的直流母线电压控制策略，能够消除直流母线电压暂态扰动的影响，提升电能质量。上述方法主要针对交流母线或者直流母线一侧为研究对象，无法兼顾两侧的控制，针对这一问题，Poh Chiang Loh教授在交流子网下垂控制和直流子网下垂控制的基础上分析了有功-频率下垂控制和有功-直流电压下垂控制间的关系，并且提出一种能够兼顾两种下垂控制特性的控制策略，将直流电压和交流侧频率进行标幺化，实现对直流电压和交流频率标幺值的有效控制，该方法能够扩展到多个互联变换器，保证多个并联变换器均分交直流子网间的交换功率[13]。Poh Chiang Loh教授还将标幺化新型下垂控制扩展到储能系统控制，并给出了储能系统和互联变换器间的协调控制框图[14]。文献[15]在标幺化新型下垂控制基础上以交直流子网间交换功率最小为目标提出了互联变换器的控制策略。文献[16]在分析直流电容能量波动与交直流量测电压的关系基础上通过提取实时交换有功功率信息实现交直流两侧功率的平衡控制。此外，针对电网电压不平衡情况，文献[17]提出了并联型互联变换器的新型控制策略，能够消除有功功率波动，提升传输能力。

4.2交流子网内部单元间协调控制策略

为了保证交流子网内部分布式发电单元、储能单元以及负载单元间能够良好运行，目前控制分为集中控制、基于频率信号的下垂控制以及分层控制。文献[18]提出了一种基于模型预测控制技术的集中能量管理方法。文献[19]提出了一种集中分层控制方法，将微电网划分为并网运行、孤岛运行以及电压跌落三种工作模式，给出了不同运行模式下的无缝切换方法，并采用逆建模技术控制逆变器来补偿暂态变化。文献[20]提出了微电网孤岛运行下协调控制方法，具备功率平衡控制以及负载管理算法，能够实现多个分布式储能系统SOC均衡控制。文献[21]提出了光柴储交流微电网系统控制策略，光储和柴油发电机系统均参与系统一次调频，且光储逆变器采用虚拟同步发电机策略，并以根据光伏出力和SOC实时调整下垂特性。由于集中控制需要变换器之间以及变换器与上层的通信，若通信失败将会对系统可靠性造成一定影响。在交流微电网中频率可以作为有功功率平衡的标准，基于这一点文献[22]提出了基于频率信号的交流微电网协调控制策略，基于交流母线频率信号作为切换点实现多种运行模式平滑切换。该方法考虑了SOC安全运行区间，避免了过度充放电状况。文献[23]提出了交流微电网分层控制策略，首层采用下垂控制，二层控制实现频率恢复，给出了基于模型预测控制和smith预测控制器的两种频率恢复策略，并且考虑了通信延迟问题。文献[24]提出了基于有限时间控制理论的分布式电压和频率恢复控制策略，该方法能够在固定时间内恢复电压和频率，实现功率均分。

4.3直流子网内部单元间协调控制策略

针对直流子网内部分布式发电单元、储能单元以及负载单元的协调控制，主要分为主从控制、基于直流母线电压信号的下垂控制以及分层控制。文献[25]提出了基于直流母线电压、蓄电池荷电状态以及互联变换器电流等本地信息量的主从控制策略，该方法在不同运行状态下始终保持一个主控单元控制直流母线电压保持恒定。文献[26]提出了一种基于直流母线电压信号(DC Bus Voltage Signal，DBS)协调控制策略，以直流母线电压信号作为多个运行模式的切换点，考虑了蓄电池安全运行范围，提高了蓄电池寿命。文献[27]同样提出了基于有功功率平衡和DBS的风/储直流微电网协调控制方法，考虑了并网运行、变流器限流运行以及孤岛运行模式，提出了负载管理算法。文献[28]在直流微电网协调控制中考虑了实时电价，充分地利用了储能系统的可控容量，将其与电网实现交互能够提升经济利益。文献[29]提出了直流微电网的分层协调控制，在首层中考虑子网内部的功率均分控制，在二层控制中以消除直流母线电压偏差为目标，在三层控制中考虑蓄电池SOC恢复控制。文献[30]提出了采用最优潮流算法，以传输功率损耗最小为目标的分层控制策略。

4.4交流子网和直流子网间的协调控制策略

为了保证交直流子网间的内部单元协调运行，文献[31]给出了交直流混合配电系统的并网运行和孤岛运行控制策略，在并网模式中以互联变换器为主控单元控制直流母线电压，在孤岛模式切换互联变换器控制交流母线电压，同时给出了不同模式下的光-储变换器的控制策略，考虑了SOC上下限值，能够避免蓄电池运行在深度充电和深度放电状态。文献[32]提出一种基于背靠背变换器结构交直流微电网的能量管理和协调控制策略，根据电网、直流微电网和交流微电网的功率传输模式给出了不同子网内部的变换器的控制策略。文献[33]提出一种两层控制策略，其中系统层控制主要以全天最小运行成本为目标调节发电单元和负载之间的功率平衡，设备层主要控制直流和交流母线电压稳定。文献[34]提出了另一种二层控制，首层采用直流下垂控制实现直流负载的功率均分，第二层控制补偿下垂控制引起的直流电压跌落，实现直流电压恢复。文献[35]提出了基于电力电子变压器的交直流混合配电网协调控制方法。文献[36]针对交直流混合配电网孤岛运行的15种运行模式提出了协调控制，在不同运行模式下对交直流子网内部的储能单元采用模糊控制策略进行能量管理。文献[37]提出了功率—电压协调控制，通过两个VSC分别控制电压和功率，以正常状态降低网损、风险状态实现调压为目标，通过改进遗传算法实现优化求解。文献[38]通过AC/DC和DC/DC变换器互联了直流网络和交流网络，在本地层自身交流网络实现功率均分，互联变换器采用全局功率均分算法实现交流和直流网络的功率交换。

目前提出的交直流配电系统的协调控制方法都存在各自的优势与不足，高性能的协调控制策略仍然受制于通信技术，如：通信延迟和通信成本等，未来需要考虑通信技术和协调控制的时间配合，实现多种运行模式的平滑安全切换。当前交直流配电系统协调控制方法通常以放射性网络结构进行研究，而缺少对环型网络结构的协调控制研究。此外，未来的交直流配电系统协调控制策略还应考虑系统运行经济性、运行效率、设备寿命等众多因素。

5 暂动态特性及其分析方法

相比传统配电网，电力电子化进程中的交直流配电系统运行，存在源-网-荷相互交互以及不同设备间的相互作用，表现出区别于传统电力系统的暂动态特性。具体表现为以下特征：①频率动态变化范围较大，从低频振荡到上千赫兹高频电磁暂态稳定；②用于改善电能质量的电力电子装备如各类滤波器被广泛应用，易造成交直流系统谐振等问题；③由于功率变换、控制策略和动态特性的变化，电参量如电压的稳定过渡过程缩短；④由于电力电子装置相对于同步发电机缺乏自然惯性，因此当一部分分布式发电单元、储能和负荷形成微网或局域离网孤岛运行时，系统稳定性问题会尤为突出。另外，针对面向分布式可再生能源接入的交直流配电系统，可再生能源出力的强间歇性、随机性和弱支撑性等特点也给配电系统的稳定运行带来较大影响。

5.1动态交互过程与分析方法

随着分布式可再生能源大量接入，交直流系统因其含有大量电力电子装置具有灵活的运行方式，同时存在许多新的技术问题。多变的系统拓扑结构和运行方式使得交直流系统的动态交互影响特性更加复杂，其交互作用的机理目前尚不明晰，这将会影响交直流协调运行分析与控制器设计。近年来许多国家和地区持续出现的新能源发电并网振荡等稳定问题，如汉堡海上风电场柔直汇集系统振荡问题，新疆哈密地区220kV哈山线持续存在的次同步谐振等。目前的研究工作对该问题的一般性和普遍性认识不足，同时也暴露了现有稳定分析方法的不足。在含多电力电子装置的交直流配电网中，次同步振荡问题将不再简单地表现为单一机组、单一模态的发散型次同步振荡问题，而有可能出现多源、多模态的区域性弱阻尼的次同步振荡问题，目前国内外对这一问题的研究较少。

利用小扰动稳定性分析方法对交直流系统动态特性进行定量分析，研究各种元件的特性及其对系统稳定性的影响，进一步得到系统的失稳方式。这将有助于进一步研究交直流系统的交互机理、提出预防失稳的相应措施，从而提高系统运行稳定性[39]。目前主要的研究方法有基于状态空间模型的特征值分析法、基于阻抗模型的阻抗分析法、时域仿真法等确定性分析方法；根据统计原理进行分析的概率性分析方法；以及目的在于获取系统稳定裕量的其他分析方法如能量函数法、分岔理论等。上述各种方法的优缺点总结见表1。

表1 小扰动稳定分析方法Tab.1 Small disturbance stability analysis methods

特征值分析法作为一种基于小信号状态空间模型的分析方法，被广泛应用于研究控制器参数、负荷阻抗和线路阻抗等参数对于系统稳定性的影响，并得到了一定的研究结果：采用传统P-f和Q-V下垂控制的多逆变器微电网系统中下垂系数过大将导致系统失稳；各分布式电源间线路阻抗过小会导致系统失稳[40，41]。采用定交流电压控制的向无源网络供电的双端柔性直流输电系统中，控制器的直流电压和电流内环的比例控制参数系统稳定性影响较大，而积分系数影响则较小[42]。特征值结合灵敏度分析可以分析系统各个参数对稳定性的影响大小，如在大功率的直流网络，尤其是VSC-HVDC系统中，静态工作运行点的选取以及直流电压控制环(Direct Voltage Controller，DVC)的增益对系统稳定性有极大的影响[43，44]。

阻抗分析法所使用的阻抗模型一方面不需要建立复杂的状态空间模型，另一方面也能够较好地反映出系统中各个电气元件及控制环节的耦合关系，定性地对系统进行分析。因此被广泛应用于研究交直流系统的交互机理以及控制运行方式对系统稳定性的影响中。通过建立阻抗模型进行研究，研究人员发现不但VSC的控制功率阻抗[45,46]、线路阻抗和换流站功率分配[47]以及不同控制策略对电网稳定性都有较大影响[48,49]。但是阻抗分析法无法建立影响系统动态特性关键物理量彼此间的联系，对于认识系统振荡和交互机理有一定局限性，同时也难以应用到多尺度动态问题的分析研究中。

时域仿真法可以模拟系统在遭受小扰动后各状态量随时间的变化，形象地显示出各机组功角以及线路传输功率等随时间摆动的情况。所以被广泛地应用在针对交直流系统交互影响的定性研究中。但是，时域仿真法很难得到有关不同振荡模式的性质或系统振荡不稳定的原因，以及设计有效控制器所需的关键信息；其计算时间长、计算量大也是这种方法的缺点。

分布式可再生能源具有间歇性、随机性等特征，而上述的确定性分析方法并难以完全反映高度不确定性条件下系统各种小扰动的本质以及受到干扰后的系统动态行为与整体水平。因此研究人员提出了基于概率分析的电力系统稳定性分析方法，从统计角度来确定系统稳定性的概率特性。目前电力系统常采用解析法和蒙特卡洛模拟法两种概率性分析方法。解析法通过构建函数来反应系统特征值与随机变量之间的关系，具有计算速度快的特点，但是往往建立的函数过于复杂且难以考虑到电力系统中全部的随机因素。蒙特卡洛模拟法则通过大量抽取系统样本进行特征分析来获得结果，往往计算量比较大。文献[50]采用点估计法和风险评估理论分析了小扰动下互联大电网低频振荡的概率稳定性，并提供了相应的预警机制。通过拉丁超立方采样针对风电接入的小扰动稳定性进行了分析，安装电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)能够提高系统稳定性[51]。

目前对交直流配电系统动态交互影响机理与稳定性的定量分析以及控制器设计还缺乏比较系统而深入的研究。交直流系统数值模型通常可以提供电力系统非线性状态等详细信息，随着大规模电力电子等非线性装置的接入，基于暂态数值模型在时域仿真进程中研究系统的特征值、能量函数等，可定量分析小扰动、大扰动引起的暂动态特性变化。

5.2暂态过程分析与稳定性判定

目前，针对交直流混合系统的暂态稳定性，学者们关注的是系统可以承受何种程度的扰动以及系统参数对于暂态稳定性的影响[52]。由于电力电子装置运行的非线性，当遭受大扰动时，系统已偏离稳定运行点，基于线性化理论的小信号分析法不再适用，需要采用适用于非线性系统的稳定性分析方法。在传统交流电力系统中，这方面的研究已有较为成熟的理论与应用，如能量函数法、PEBS法以及BCU法等方法。但在交直流混合配电系统中，类似的研究还比较少，也没有公认的成熟研究体系。目前，在交直流混合配电系统暂态稳定性方面，国内外学者采用的方法主要分为两种：李雅普诺夫直接法和混合势函数法。

李雅普诺夫直接法是研究非线性系统稳定性问题的基础理论，通过构造类似于反映系统能量的标量函数，研究其随时间变化的趋势，进而判断该非线性系统的稳定性，并可由此估算系统的稳定域。目前，已有少量研究工作将其应用于电力电子装置与系统。文献[53-55]将下垂控制的单端逆变器系统等效为同步发电机，并建立系统的暂态能量函数，应用李雅普诺夫直接法，分析了单端逆变器系统的暂态稳定性。文献[56]将整流器运行的单端VSC视为非线性奇异摄动系统，交流侧的电感值为摄动参数，直流侧输出电压值为慢变量，瞬时有功功率和无功功率视为快变量，建立系统的李雅普诺夫函数。文献[57-59]应用李雅普诺夫直接法，估算了含DC-DC换流器的直流供电的系统的吸引域，分析了系统的暂态稳定性。文献[60]建立了多端直流配电网的暂态误差能量函数，用于分析系统负荷突增时的暂态稳定性。文献[61]应用暂态能量函数法分析了具有直流故障限流器的多端直流配电网整流站交流侧短路故障的临界清除时间。

对于具有强非线性的交直流混合配电系统，采用李雅普诺夫直接法分析交直流系统的暂态稳定性的难点在于目前暂无统一的方法建立统一的李雅普诺夫函数。此外，不合适的李雅普诺夫函数会造成计算结果的保守性，这样可能导致实际稳定的系统并不满足稳定性判据。

另一方面，混合势函数法主要用于非线性电路，尤其是具有负阻抗特性的电路的暂态稳定性研究[62]。文献[63]建立了具有并联恒功率负载的直流电路的混合势函数，并估算系统的稳定域。文献[64-66]利用混合势函数法分析了具有多级LC滤波器的带有恒功率负载的直流供电系统的大扰动稳定性。文献[67]建立了级联DC-DC变流器的大信号稳定性，使用混合势函数法分析了级联系统的大扰动稳定性。混合势函数法从能量的角度系统地提出了建立非线性电路势函数的方法，简单易行，且物理意义清晰，是比较适用于电力电子领域的一种稳定性分析方法。通过混合势函数法，可以得到系统稳定域的解析解，便于系统参数和控制器参数的设计，但其计算结果偏于保守，仍需进一步深入研究。

综上所述，两种方法可以较好地解决交直流混合系统中电力电子装置的暂态稳定问题。对于李雅普诺夫稳定性理论，目前研究的重点和难点均为如何建立交直流混合系统合适的李雅普诺夫函数和得到更为准确的吸引域。而混合势函数法，需要将电力电子装置等效为受控电流源或电压源，其难点在于推导受控电流源及电压源的函数，并尽可能保留各种控制策略和非线性特性。

6 结论

(1)在传统交流配电网中引入柔性直流技术，构建交直流混合系统，可改善电网结构，提高可再生能源接入灵活性；增强电网应对不确定性的快速调控能力，实现多类型可再生能源协调互补消纳；减少变换环节，提高能源利用效率。

(2)本文总结并提出了交直流配电系统的两种形态，但是具体到交直流配电网的结构则更加复杂，主要原因在于设备形态的多样性和连接拓扑的灵活性，比如其可以通过多个电力电子变压器的多个不同电压端口相互构成多个互联网络；可以通过DC Hub连接不同电压等级的直流网络等。

(3)交直流配电系统运行控制与拓扑结构有密切关系，结构越复杂控制难度越高，对于未来复杂结构的交直流配电网系统运行控制有待进一步研究探索。

(4)交直混合配电系统稳定性与传统交流配电系统有较大的区别，电力电子带来的一系列稳定问题和影响需要新的分析方法和仿真手段。

(5)构建未来交直流混合配电系统需要解决的关键技术问题还包括系统仿真、快速故障检测与保护技术、标准化以及电力电子变压器、DC Hub等一系列关键设备。

(6)未来的10～20年将是交直流混合配电系统关键技术、设备及示范建设的重要阶段，交直流混合配电将会未来配电网发展的重要方向和形态。

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Reviewofpattern,controlandstabilityforhybridAC/DCdistributionpowersystems

KONG Li1,2, PEI Wei1,2, YE Hua1,2, ZHANG Xue1, LI Ze-kun1,2, LIU Yao1,2, JIN Ji1,2

(1. Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China； 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Through an integration of VSC-based DC technologies with high-level controllability and flexibility in hybrid AC/DC distribution power systems, interconnection and power supply of existing distribution networks are improved in terms of network structure, and also a variety of problems from a viewpoint of large-scale AC distribution network would be well resolved. Therefore, developing hybrid AC/DC power systems is a future research direction and strategic choice. With regard to three aspects of system pattern, operation and control as well as stability, this paper summarized the current domestic and international research status of AC/DC systems, discussed the existing problems of present research, and forecasted future key technologies that would be developed in priority for the hybrid AC/DC distribution power systems.

AC/DC; distribution power systems; pattern and structure; operation and control; transient and dynamic stability

2017-07-02

国家科技部重点研发专项(2017YFB0903300)；中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-JSC024)

孔 力 (1958-), 男, 湖北籍, 研究员, 博士, 研究方向为含分布式能源的电力系统分析、微网和交直流配网； 裴 玮(1982-)，男，江西籍，研究员，博士，研究方向为含分布式能源的电力系统分析、微电网和交直流配网。

10.12067/ATEEE1707064

： 1003-3076(2017)09-0001-10

： TM71