【摘 要】
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随着能源结构转型和配电网结构优化升级,传统配电网调节手段响应速度慢、调控能力有限的问题逐渐显著,严重影响配电网安全稳定运行。柔性多状态开关（flexible multi-state switch,FMS）具有主动、灵活的能量流动模式,可以实现不同配电网之间的柔性互联,成为解决配电网现存问题的重要解决方案之一。考虑到配电网分布式能源渗透率增高和配电网短时功率波动,储能技术同时成为增强配电网功率调控能
【基金项目】
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新能源与储能运行控制国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司）开放基金（DGB51202101307）；
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随着能源结构转型和配电网结构优化升级,传统配电网调节手段响应速度慢、调控能力有限的问题逐渐显著,严重影响配电网安全稳定运行。柔性多状态开关（flexible multi-state switch,FMS）具有主动、灵活的能量流动模式,可以实现不同配电网之间的柔性互联,成为解决配电网现存问题的重要解决方案之一。考虑到配电网分布式能源渗透率增高和配电网短时功率波动,储能技术同时成为增强配电网功率调控能力的有效途径。综合上述两种方案优势,本文提出一种储能型柔性多状态开关拓扑（flexible multi-state switch with energy storage system,FMS-ESS）,围绕FMS-ESS的拓扑、工作原理及其关键控制技术开展研究。本文为解决配电网中复杂的能量流动问题,提出一种以分布式局部储能型模块化多电平换流器（modular multilevel converter with partial energy storage system,MMC-PESS）作为基本构成单元的FMS-ESS拓扑,详细分析了其工作原理与数学模型,并重点研究了FMS-ESS中典型的能量流动模式。FMS-ESS关键控制技术方面,采用主从控制方案,实现系统协调运行。基本构成单元MMC-PESS的控制技术方面,为提升系统动态性能,研究了基于桥臂电流跟踪的无差拍电流控制策略,兼顾交流电流跟踪与环流控制,从而简化控制环节。针对储能控制,研究储能单元Buck/Boost功率控制策略和荷电状态（state of charge,SOC）功率校正均衡控制策略。通过仿真模型对本文理论分析及关键控制技术进行验证。最后,搭建FMS-ESS实验平台并进行储能就地、跨区补偿及网间功率协调工况的实验验证。实验结果证明,FMS-ESS不仅可实现不同配电网的柔性互联,还可协调储能单元解决配电网多元能量波动,具有广阔的应用场景。
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