大规模光伏发电并网概率潮流计算及对电网的影响

随着并网光伏发电容量的规模越来越大,光伏发电固有的波动性和不可控性导致其大规模并网时会使潮流分布发生变化甚至潮流反向,对电网的安全稳定运行造成影响。建立了光伏发电系统的潮流计算模型,以IEEE14节点系统和西北某省级电网系统为研究算例,对含光伏的电力系统进行概率潮流计算,全面分析了不同光伏接入容量、不同光伏接入点及不同光伏出力相关性的情况下大规模光伏并网对系统潮流的影响。结果表明光伏接入容量越大,电压及支路潮流的波动和越限概率也越大,光伏接入点将影响系统网损及光伏极限接入容量,并发现光伏接入对系统潮流的影响具有方向性,且光伏电站出力相关性不可忽略。所得结论可为电力系统新能源规划与运行提供决策参考。     

改进连续潮流法追踪PV曲线

本文阐述了用改进连续潮流法求取电力系统的PV曲线。针对常规潮流法在鞍结分岔点附近不收敛,该方法通过增加一维潮流方程,消除了功率极限点附近的雅可比矩阵奇异的现象,获取精确的电压稳定极限和整支PV曲线。算法采用了预估校正技术,相对于以往的预估校正技术,提出了一些改进方法,运算更加快捷精确,更好地解决了常规潮流法在鞍结分岔点附近不收敛的问题,可顺利越过鼻形点,绘制出整枝的PV曲线。并用科学计算软件MATLAB对一个简单电力系统做了仿真验证,证明了该方法的有效性。该方法不但具有理论意义而且有实际应用价值。     

Power Factor Control of Photovoltaic Generation Output for Improving Transient Stability

Because of significant change in environmental policies and electric power deregulation in the last decades, a lot of photovoltaic (PV) generations have so far been installed to the power system in Japan. When a huge amount of PVs generation is installed into the power system, we are very much concerned that the disconnection of the PVs due to a system fault has a big impact on the power system stability and transient voltage stability. So it is important to equip the PV with Fault Ride Through (FRT) function in order to maintain power supply–demand balance. In addition, Dynamic Voltage Support (DVS) function of the PV is effective to recover the voltage after the system fault. However, it is unclear how the PVs which are equipped with the FRT and DVS functions affect transient stability and voltage stability. In this paper, how the power factor of the PV power output affects the power system after a system fault is analyzed using P–δ curve. Then, a new PV power factor control method for improving the transient stability is proposed and its effectiveness is shown by digital simulations on a simple power system model.     

独立光伏系统恒压工作模式下最优工作区的选择

独立光伏系统中,当光伏电池输出的电能超出蓄电池和负载所需时,系统会过渡到一种非常重要的工作模式,即恒压工作模式.恒压模式下,对应同一负载,光伏电池存在2个工作点,分别位于最大功率点的左侧和右侧,即光伏电池 i-u 特性曲线的电流源区和电压源区.对这2个不同工作区域内光伏系统的稳定性进行了分析,提出了相应的控制方式.首先对光伏电池进行线性化处理,推导出光伏电池的线性化等效模型,并建立了整个系统的数学建模,在频率域内对不同工作点处系统的稳定性进行了分析.结果表明,恒压工作模式下,独立光伏系统工作于光伏电池的电压源区时,具有更好的稳定性.搭建的仿真模型在时域内验证了上述分析结果的正确性     

电力系统动态元件特性对电压稳定极限的影响

电力系统电压稳定性问题本质上属于动态问题,因此分析电压稳定问题必须考虑系统中主要动态元件的特征,文章以简单系统为例通过分析与计算研究了负荷,发电机及其调节系统等动态元件特性对小干扰电压稳定极限的重要影响,说明了基于常规潮流雅可比矩阵奇异性和Ｐ－Ｖ曲线拐点等电压稳定静态分析方法的不严格性。     

System Reduction of Power System with Penetration of Photovoltaic Generations

This paper presents a novel system reduction method which makes it possible to consider the impact of photovoltaic (PV) penetration on transient stability precisely. The object system for system reduction can be aggregated into a simple equivalent circuit by using the proposed method. The equivalent circuit consists of a lumped load model, a lumped PV model, and three equivalent impedances. Using the equivalent circuit, power flow into the object system when the system voltage changes can be analyzed without repeated power flow calculation of the original system. In order to verify the proposed method, this paper presents a numerical example of transient stability analysis with a one‐generator‐to‐infinite‐bus system model. The results of analysis indicate that transient stability considering PV penetration can be analyzed with high accuracy with the proposed method.     

光伏接入对配电网电压分布的影响

近年来,宁夏地区光伏发电大规模接入配电网,导致配电网的潮流分布发生变化,母线节点电压也随之改变。为进一步分析光伏接入对配电网电压分布的影响,通过光伏并网后电压波动原理分析和仿真实验,系统地研究光伏系统的不同接入方式、不同接入容量和接入位置等因素对配电网电压分布的影响。分析结果表明,在有功输出过大的光伏系统接入配电网时出现配电网末端电压越限问题,光伏系统渗透率达到50%左右,对35 kV配电网节点电压的支撑效果最好,而光伏接入位置靠近末端时对系统电压的影响更为显著。     

负荷静态特性对PV曲线的影响

以单负荷无穷大系统为研究对象,负荷采用幂指数静态负荷模型,通过数学理论分析了负荷静态特性对PV曲线的影响,并分析了不同负荷模型的λV曲线和PV曲线的变化趋势及对系统电压稳定性进行了比较。分析结果表明:只有在恒功率负荷的模型下λV曲线的鼻端对应于PV曲线的鼻端,非恒功率负荷的模型下λV曲线的鼻端对应于PV曲线的下半支,和恒功率负荷最易失去稳定性,而恒阻抗负荷不存在不稳定的问题。最后通过仿真验证了理论分析的结果。     

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。     

发电不确定性条件下电动汽车对智能家居能量管理的贡献

光伏、风电等可再生能源的大规模接入给电力系统的运行带来了诸多问题,如由发电过剩引起的电网反向潮流、电网频率和节点电压调节容量的不足。作为解决可再生能源出力波动性引起的不确定性问题的方法之一,采用电动汽车作为储能装置,即所谓的V2H（vehicle to house）或者V2G（vehicle to grid）,将发挥重...     

基于Z源电容电压变化的并网电流控制策略

Z源逆变器属于单级系统,具有结构简单,允许逆变桥同一桥臂上下功率器件直通,输出波形畸变小等优点,在光伏发电等输入电压变换范围比较大的场合具有很好的应用前景。在光伏并网系统中,并网电流的频繁变化将会对电网的电能质量带来负面影响。为此,本文结合单相Z源光伏并网逆变器的特点,提出了通过Z源电容电压变化来调节并网电流幅值的控制方法。该方法能够减小并网电流的波动,从而改善并网电流的波形质量。实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于STATCOM/ESS的光伏低压穿越控制策略

为了提高光伏并网系统的低压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,将储能系统(Energy Storage System,ESS)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)组成新型功率补偿装置STATCOM/ESS引入光伏并网发电系统。当电网侧发生电压跌落时,STATCOM/ESS不但提供的无功功率可以支撑并网点电压,同时吸收多余的有功功率避免对光伏发电系统的危害,电压恢复后将储存的能量返送回电网,高效利用能源。为便于功率双向流动,STATCOM与ESS之间采用双有源主动桥(Dual Active Bridge,DAB)直流变换器连接。针对DAB变换器,提出一种改进的双移相控制策略,来减小DAB变换器的回流功率。仿真结果表明,提出的控制策略在一定范围内将回流功率限制为零,显著提升光伏并网系统的低压穿越能力,提高光伏并网系统的稳定性,具有良好的灵活性和优越性。     

基于延拓法的电力系统动态电压稳定性分析

在静态电压稳定性分析中,常把潮流极限或PV曲线的顶点视为电压稳定的临界点,由于使用这种分析方法时没有计及系统元件的动态特性,使稳定性分析结果的可信度或多或少受到影响。本文在延拓算法基础上利用小扰动分析法进行动态电压稳定性研究。首先采用带预测-校正步骤的延拓算法追踪系统的平衡解流形,延拓过程使用局部参数化方法,预测步骤沿解流形的切线方向进行。由获得的各平衡点出发,在计及发电机、励磁与调速系统和SVC动态的情况下,利用小扰动分析法分析电力系统的电压稳定性,系统状态矩阵的形成采用摄动分析方法。算例分析结果表明,与静态分析法得到的电压稳定极限相比,使用计及元件动态特性的小扰动分析法所获得的电压稳定极限具有明显的不同。     

PV Power Output Control Improving Transient Stability of Power System with a Large Penetration of PV

Because of energy and environmental policies in the last decade, a lot of photovoltaic (PV) generations have been installed into power systems in Japan in recent years. In this situation, it is of great concern that disconnection of PV due to voltage drop caused by a system fault has a critical impact on power system stability. To avoid its disconnection, Fault Ride Through (FRT) requirement is applied for PVs. In this paper, PV power output control which improves transient stability of the power system with a huge amount of PVs is proposed and its effectiveness is confirmed by the numerical simulations.     

基于RTDS储能对光伏发电PCC电压影响研究

大容量光伏发电集中并网对配电网特别是PCC电压造成一定影响,光伏电站配置适当容量的储能系统,可有效降低光伏电站PCC电压波动。本文基于RTDS建立了光储并网发电系统模型,仿真光照强度、环境温度以及邻近负荷变化,分析了PCC有无储能系统两种情况下的功率、电压有效值变化。根据电压有效值标准差数据,定量计算PCC电压波动降低幅度。仿真结果表明,储能系统可有效抑制光伏电站PCC的电压波动及逆功率运行,提高PCC电能质量。光伏出力越大,储能系统抑制PCC电压波动效果越明显。本文成果可为降低新能源PCC电压波动及大规模光储系统发展提供借鉴。     

基于连续潮流综合算法的电压稳定性研究

远距离送电及重负荷运行导致电网运行在电压稳定裕度较低的工作点,如何改善静态电压稳定预防控制受到广泛的关注。提出了一种基于连续潮流（CPF）的遗传退火法的综合优化算法,通过优化有载调压变压器和PV节点电压量,求解系统电网的最大静态电压稳定裕度。利用IEEE 9节点、IEEE 14节点系统,考虑负荷增长模型,分别用CPF法、基于CPF的遗传算法及基于CPF的遗传退火法对最大电压稳定裕度计算,并对结果进行比较,验证了该算法的有效性。     

电力系统电压稳定性的平衡点分析方法

有载分接开关(OLTC)的调节特性和负荷特性对电力系统电压稳定性具有极大的影响。OLTC的负调压作用可能在负荷失稳之前发生,也可能在负荷失稳之后发生。文章通过分析系统平衡点研究了OLTC和负荷对电力系统电压稳定性的影响,指出电压失稳模式与系统不稳定平衡点的模式有关,因此,可以根据系统不稳定平衡点的不稳定流形判断系统电压的失稳模式。最后以一个简单电力系统为例,分析了系统参数变化对电压稳定性的影响。     

分布式发电接入村镇配电网络的影响模拟分析

当新能源分布式发电并网后,新能源发电的随机性与分布式发电与负荷的空间关系会对电力系统的潮流、电能质量和运行可靠性造成影响。本文旨在研究将新能源发电与一个典型村镇配电网连接后,对电压、潮流和对有载调压变压器等电力设备运行的影响。并结合村镇配电网的运行特点,对分布式发电接入造成的影响进行分析,探讨了减少发电机输出约束需求的解决方案。其次,通过SIMULINK模拟了可再生发电系统(光伏阵列)与村镇配电网系统,分析了新能源分布式发电对村镇配电网的影响。     

基于Non-MPPT算法的区域光伏消纳控制策略

基于两级式光伏发电系统环境自适应算法以及光伏阵列分布式结构,提出一种适用于区域光伏消纳控制的Non-MPPT（maximum power point tracking）算法,力主解决光伏发电系统出力过剩问题。该算法基于光伏模块分布式前级优化器,实现不同环境下光伏模块分散控制,并通过光伏模块输出电压、电流随机变量,导出光伏电池环境修正参数,进而实时修正区域光伏模块最大功率电压,使其最大功率电压实时跟随外部环境变化,并结合电导增量法,实现不同环境下光伏阵列全局最大功率跟踪。而后,若区域性电网光伏发电系统出力过剩,则将区域光伏按其实际出力情况进行分区管理,以区域电网对其出力分配额度为控制目标,推导出光伏阵列对应输出电压,并将其引入至光伏发电系统前级Boost电路,通过修正Boost电路占空比,使光伏发电系统输出功率快速跟随主网需求指令,解决了区域内光伏过剩出力的消纳问题。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建两级式三相光伏并网系统,验证该算法在电力系统应用中的有效性。     

考虑过电压因素时分布式光伏电源的准入容量

大量分布式光伏接入配电网可能引起电网电压偏差越限。首先建立了不同分布规律下负荷引起的电压损失计算模型和光伏引起的电压抬升计算模型,在母线电压偏差可达标准上限的前提下,导出了线路不出现过电压时允许接入的最大光伏容量。针对10 kV典型线路,给出了光伏与负荷相同分布规律下的最大光伏渗透率和不引起过电压条件下的馈线首端电压裕度。结果表明,架空线路比电缆线路可接纳更大的光伏容量,利用光伏电源的调压作用可防止过电压,降低母线电压可允许接入更多光伏容量。