高密度分布式光伏接入下电压越限问题的分析与对策

该文以实际高密度分布式屋顶光伏园区配电系统为研究对象,通过实测得到不同天气状况下的太阳辐照度变化曲线。利用Open DSS软件比较分析不同渗透率分布式光伏接入对该配电系统电压的影响,尤其是对电压幅值的影响,得到在满足电压限制条件下最大光伏接入容量。在此基础上,提出解决高渗透率分布式光伏发电接入所引起电压越限的措施和方案,即利用光伏逆变器实现的自动电压与功率因数控制方式改善电压越限情况。仿真分析结果表明,该控制方式能够较好地解决高渗透率光伏接入下的电压越限问题。     

高比例分布式光伏并网无功电压控制方法综述

随着我国光伏装机容量逐年提高以及整县光伏试点工作的全面开展，分布式光伏并网渗透率提升迅速，高渗透率对配电网电能质量的影响日益凸显。其中，光伏并网点的电压越限问题严重威胁配电网安全运行，面向光伏的无功电压控制方法研究是未来光伏能否大规模并网的关键，目前对于无功电压控制技术仍处于广泛研究阶段，因此对现有光伏无功电压控制技术研究进行归纳总结。首先对光伏系统的光伏电池本体和光伏并网逆变器建模，随后分析单一及多光伏源配电网接入对有功功率、无功功率以及电压的影响，最后从无功电压调节速度、调节裕度、设备投资、安全性等多个角度对各类无功控制方法优缺点进行综述对比，并对未来高比例分布式光伏并网无功电压控制研究提出展望。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

计及本地负荷的分布式光伏并网电压协同控制策略

光伏逆变器的剩余容量利用在解决分布式光伏发电系统并网点电压越限问题时取得了较好的效果,但目前为了提升逆变器的无功容量,相关研究主要集中在限制逆变器有功输出,未考虑对分布式光伏发电系统渗透率的影响。阐明分布式光伏发电系统并网点电压越限机理,提出一种计及本地负荷的分布式光伏并网点电压协同控制策略。通过背靠背变流器控制光伏发电本地负荷无功,通过控制并网逆变器工作状态改变光伏发电输出功率。设置制动控制环节,出现越限现象时优先采取本地负荷无功控制调节并网点电压,避免对配电网消纳光伏发电能力的影响。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行试验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

基于光伏逆变器调节的配电网电压控制策略

高渗透率光伏电站并网会导致配电系统潮流逆向和节点电压越限。因此,为保证电网的安全稳定运行,必须对光伏电站接入点的越限电压进行调整。根据光伏逆变器的容量特性和技术规范,以调整逆变器有功/无功功率为手段,提出了光伏电站逆变器电压控制策略和逆变器有功/无功功率调整的计算方法。所提电压控制策略充分利用了逆变器容量进行电压调整,具有良好的控制效果和经济性,计算简便且无需获取馈线负荷水平和分布情况。仿真分析表明,所提逆变器电压控制策略能够较好地解决光伏电站接入点的电压越限问题。     

光伏高渗透率下低压配电网电压管理策略研究

为了对光伏逆变器高渗透率下低压配电网进行电压管理,研究了一种光伏高渗透率下低压配电网电压管理策略.首先,研究了一种Q(V)&P(V)光伏逆变器本地控制器;然后,基于Q(V)&P(V)控制研究了一种高渗透光伏接入低压配电网的电压管理策略;最后,案例分析在一个低压配电馈线系统中展开,借助DIgSILENT的编程语言DPL,分析了6种本地控制器的特点.结果 表明,控制策略不仅能有效控制系统电压,相较于传统的本地控制,还能在降低系统有功损耗方面有较好的性能.     

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。     

高比例新能源电力系统有功功率与频率控制研究综述及展望

随着“碳达峰·碳中和”战略目标的推进以及新型电力系统建设逐步开展，以风电、光伏为代表的新能源持续快速发展，大规模新能源的强不确定性和随机性对电力系统安全稳定经济运行构成了巨大考验。首先，深入分析了高比例新能源电力系统有功功率与频率控制在实时平衡、调频资源、市场发展、安全防御等方面面临的形势与挑战；其次，介绍了多控制区协同控制、多类型资源有序调用、经济调度与自动发电控制的协调配合、安全事件检测与防御、智能化与新技术5个方面的核心问题和研究进展；最后，围绕多控制主体有功频率控制、海量泛在资源协同控制、辅助服务市场闭环控制、风险防御能力提升、人工智能技术深化应用等重点研究方向进行了探讨和展望。     

考虑通信缺失情景的光伏集群分散式电压控制方法

针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题,以及当前电力通信网络难以实现对接入光伏集中控制的现状,提出了一种光伏集群分散式电压控制方法。根据预测数据对配电网进行集群划分,采用集群间的协调控制策略,以电压越限量和网络损耗加权值最小为优化目标,基于交替方向乘子法进行优化计算。在集群间通信缺失的情景下,基于无功-电压控制曲线自主调节分布式电源逆变器的无功输出,即通过集群内的电压控制策略解决通信中断时发生电压越限的问题。以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真分析,结果表明所提控制方法不仅对改善电压分布不均、降低网损、减轻控制器的计算负担具有积极的作用,还能在通信缺失的情景下具有良好的控制效果。     

光伏并网逆变器的研究

对光伏并网中的双向逆变器控制系统进行了理论探讨;利用小信号分析法得出系统电压和电网电流的数学模型,设计出使光伏并网双向逆变器稳定的控制方案和选择相应参数的方法;最后,将研制出的光伏并网双向逆变器与电力系统连网,通过实验验证了该双向逆变器系统模型的可行性,对于开发和研究光伏并网逆变器的产品具有实用价值.     

交直流混合配电网分布式无功电压互动控制策略

交直流混合配电网的无功电压控制是保证其高效可靠运行的关键。为此,提出一种基于有限时间控制的分布式无功电压互动控制策略,在无集中控制器的架构下实现交流子网与直流子网间的无功电压互动支撑。该方法构建了分布式去中心化协同控制架构,利用有限时间控制实现多逆变器间的分布式一致性协同,同时保障无功功率增量的精确均分,避免多个下垂控制逆变器间的无功环流问题,进一步提高电压质量。相对于传统的一致性策略,所提出的策略收敛速度更快,且可适应系统各种扰动。为了验证该控制策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了交直流混合配电网仿真模型,在多种工况下验证了系统分布式互动支撑及无功均分策略的有效性和适应性。     

考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略

大量分布式光伏接入配电网的电压稳定问题是影响电网安全稳定运行的关键环节。为了适应高渗透率分布式光伏发电系统的接入,提高主动配电网的动态电压支撑能力,提出了一种考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略。该策略在分析配电网电压灵敏度的基础上,考虑光伏逆变器的电流设计裕度,能够在电压跌落故障情况下充分利用光伏逆变器的最大允许电流,实现光伏逆变器有功功率输出最大化,从而提高主动配电网的短期电压稳定性。最后分析了逆变器电流裕度对静止无功补偿系统的影响,并与常规无功补偿系统进行了仿真对比分析,验证了所提出策略的可行性和有效性。     

含扶贫式光伏农村配电网电能质量综合控制技术研究

针对含扶贫式光伏的农村配电网运行特点,提出在逆变器功率控制的基础上,光储联合发电分时协调控制技术。分析了扶贫式光伏电源接入农网后逆变器电压/无功控制原理,在某低压台区建立了光储联合发电系统。其中对逆变器设置死区控制环节保证无功调节优先性,同时分时对光伏电源和储能进行协调控制,平滑功率输出。最后结合Opendss软件对某低压台区进行验证,仿真结果表明所提控制策略能够有效提升农网电能质量运行水平。     

考虑储能-智能软开关的主动配电网混合时间尺度鲁棒优化

随着配电网中光伏(photovoltaic, PV)发电渗透率增大,由于源/荷分布不均衡引起的馈线功率急剧波动、电压越限问题时有发生。提出一种考虑储能-智能软开关(soft open point, SOP)、光伏逆变器及无功电压控制 (var/voltage control, VVC)设备的主动配电网混合时间尺度鲁棒优化方法,以提高配网运行的经济性和稳定性。首先,通过在配电网线路末端间引入储能元件与SOP相结合(E-SOP)的柔性互联装置,建立计及多种调压设备的配电网日前-日内鲁棒优化模型;其次,建立基于鲁棒条件下的时序电压灵敏度逆变器下垂控制模型,以应对PV发电随机性强所带来的风险,达到维持系统电压稳定性、平衡配电网源/荷分布的目的;最后,以改进的IEEE 33节点系统为例进行仿真算例分析,验证了所提方法的有效性。     

多端口分布式光伏接入直流配电系统整体故障穿越协调控制

因新能源渗透率高,多端口光伏分布式接入直流配电系统在并网换流器交流送出线路发生故障时应具备故障穿越的能力.然而,并网换流器与光伏直流变压器的容量、控制方式不同,即使两者在故障穿越期间可以相互高速通信协调,但是由于不同换流设备功率调节响应存在差异,直流母线电压容易发生较大波动,进而导致整个系统脱网.为此,提出了基于光伏端口电压调节的变功率控制方式,对直流配电系统有功功率进行动态补偿,可使直流母线电压快速恢复至额定运行点,解决交流故障导致的直流母线电压大范围波动问题,并给出了调节系数的整定与电压触发阈值的选取方式,从而实现可靠的故障穿越.PSCAD仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提方法在不同故障程度、系统在交流故障前运行在不同有功功率的情况下,光伏电站均能有效且快速调节有功功率,避免了直流配电系统中换流器闭锁,保障了并网换流器故障穿越的实现.     

Optimal voltage control in distribution systems using PV generators

Recently, renewable energy technologies such as wind turbine generators and photovoltaic systems have been introduced as distributed generation. The connection of large number of distributed generators causes voltage deviation beyond the statutory range in a distribution system. In this paper, a methodology for voltage control in proposed by using the tap changing transformers and the inverters interfaced with the distributed generators. In the proposed method, information of the voltage and power is collected via a communication network. Based on these information, the optimal reference values are calculated at the control center, and sent to the transformers and the inverters. The proposed method accomplishes a coordinated operation among the control equipments and reduces the voltage deviation. Effectiveness of the proposed method is verified by the numerical simulation results.     

Applying control scheme function of PV inverter for minimizing voltage fluctuation and imbalance with consideration of maximum PV generation

At present, connections of photovoltaic (PV) systems to low‐voltage (LV) distribution systems are growing rapidly because of the compliance with government policies, drop in the prices of PV technologies, and environmental awareness. Unfortunately, the high penetration of solar PV systems, which suffers from the intermittence of sunlight, leads to voltage fluctuation and voltage imbalance, thereby deteriorating the power quality. To cope with this problem, this paper proposes a control strategy of the PV inverter to improve the limiting and balancing of voltage profiles in an unbalanced, three‐phase, four‐wire LV distribution system. The control strategy is based on the real power limitation and the reactive power adjustment through a control scheme function that is embedded in all PV inverters for supporting high penetration of PV systems. However, real power limitation leads to less utilization of solar energy. Then, the concern on PV generation (real power) regarding voltage fluctuation and imbalance is optimally analyzed by multi‐objective particle swarm optimization. The optimal solution of the control scheme function is numerically demonstrated in a modified 29‐node LV distribution system. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于分布式电源的电网电压和频率控制优化

针对光伏发电具有间歇性和不稳定性问题,在并网逆变系统的基础上提出一种多参数滞环电流控制策略,该控制策略是在保证直流侧电压在600 V以上的基础下,在滞环控制前提下引入环宽反馈控制,利用PI器控制来调整环宽,使得开关频率相对稳定,从而使系统的能量转换效率高,系统的鲁能棒性和动态性能较好,并且向系统输送高质的并网电流。最后对保证直流侧电压为600 V以上的前提下的逆变系统进行仿真,仿真结果证明了这一方法的优越性。     

Optimal Control of Voltage in Distribution Systems by Voltage Reference Management

Recently, renewable energy technologies such as wind turbine generators and photovoltaic (PV) systems have been introduced as distributed generations (DGs). Connections of a large amount of distributed generations may cause voltage deviation beyond the statutory range in distribution systems. A reactive power control of DGs can be a solution of this problem, and it also has a possibility to reduce distribution loss. In this paper, we propose a control methodology of voltage profile in a distribution system using reactive power control of inverters interfaced with DGs and tap changing transformers. In the proposed method, a one-day schedule of voltage references for the control devices are determined by an optimization technique based on predicted values of load demand and PV power generation. Reactive power control of interfaced inverters is implemented within the inverter capacity without reducing active power output. The proposed method accomplishes voltage regulation within the acceptable range and reduction of distribution loss. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulations. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.