含分布式发电的配电网有功-无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

基于万有引力搜索算法的含分布式电源配电网无功优化研究

文章研究了含有分布式电源的配电网多目标无功优化问题。为在提高电网运行经济性的同时增强电压稳定性,以配电网的有功网损最低和负荷节点电压偏差最小为目标构建多目标优化模型,利用随机数学模型描述分布式电源有功出力的不确定性,使用一种新型的启发式算法万有引力搜索算法对FACTS补偿装置的无功补偿容量以及安装位置进行优化求解。同时利用IEEE 33节点测试系统对文章所提方法的有效性进行仿真验证,算例仿真结果表明,所提出方法在有效降低了系统网损的同时,也有效提高了系统的稳定性,具有很强的实用性。     

含分布式发电的有源配电网电压稳态指标计算研究

针对分布式电源接入配电网带来的电压静态稳定性问题,主要研究含分布式发电的有源配电网电压稳定性。首先提出了根据潮流解来计算整个配电网的电压稳定性指标方法以反映系统各节点的电压稳定性,然后考虑分布式发电作为一个负的负荷直接注入,分别建立了不同类型分布式电源在配电网潮流计算的模型。最后,以分布式电源中典型风电为例,对IEEE-33节点有源配电网进行仿真,分析了不同风机出力、风机接入及有功出力波动对有源配电网系统电压稳定的影响,仿真实验表明分布式电源的接入可以有效提高系统的电压稳定性。     

基于免疫PSO的新能源配电网无功多目标模糊优化

考虑分布式能源的间歇性和随机性对配电网电压的影响,用模糊数表征分布式电源出力不确定性和负荷功率的波动性,构建配电网多目标模糊无功优化模型,提出分布式电源和无功补偿装置输出无功功率的协同优化方法。以有功网损最小和电压偏差最小为目标函数,并将目标函数和约束条件模糊化,根据其隶属度函数形成模糊适应度函数,再将两目标通过最大满意度法转化为单目标,最后利用免疫粒子群算法进行求解,从而确定在负荷功率模糊波动下具有不同模糊出力水平的分布式电源和具有不同运行方式的无功补偿装置输出无功功率的最优值。以IEEE33配电网系统为算例,验证了所提出的模型和算法的可行性和有效性。     

基于无迹变换随机潮流建模的主动配电网优化调度

为了解决风电和电动汽车大量接入主动配电网所引发的随机优化调度问题,利用基于无迹变换的随机潮流计算方法处理风电出力的波动性、电动汽车充电的随机性以及电网负荷的随机波动。进而建立了以电动汽车充电功率和分布式电源出力为优化变量,以配电网运行费用最小、有功网损最小和负荷方差最小为优化目标的主动配电网随机优化模型。同时,采用多目标粒子群算法对模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试系统为例对该模型进行仿真。仿真结果表明:考虑不确定性和电动汽车有序充电的优化调度模型,可以有效地减少配电网运行的成本、降低网损和缩小峰谷差,验证了所提模型的正确性和有效性。     

含光伏接入的中压配电网集中调控优化策略

随着并网光伏数量和容量的增加,中压配电网电压波动及网损过大等问题日益突出。为此计及中压配电网的通信条件与计算能力等特点,提出了一种面向中压配电网的分布式光伏集中调控优化策略,抑制中压配电网电压波动及网损过大。分析光伏并网对配电网电压及网损影响,构建了以中压配电网潮流平衡方程、节点电压、支路电流及系统运行为约束,以网损最小、电压波动最小和分布式电源消纳最大为目标的多目标优化控制模型;采用商用CPLEX对模型进行求解;最后结合算例仿真对模型进行了有效性验证。结果表明,所提优化控制模型可有效降低配电网电压波动,合理分配分布式电源出力,降低网络损耗,同时保证光伏利用率处于相对合理区间。     

考虑大量分布式电源接入的配电网电压无功控制策略研究

分布式电源的大量并网增加了配电网的无功调压难度,利用传统无功控制策略调压,需要多次调整。通过综合不同负荷的无功控制手段,提出了一套完整的配电网电压控制策略。在一个实际配网系统的仿真结果表明,所提策略能够在分布式电源出力波动较大的情况下,将配电网电压限制在合理范围内,有效降低分布式电源并网对电压的影响,提高电能质量。     

智能变电站负荷自动分配技术

研究智能变电站负荷自动分配技术的主要措施、提出发展方案,对支撑智能电网发展具有重要意义。基于配电网无功优化和网络重构,建立了智能变电站负荷自动分配数学模型,选取基于导向搜索法的无功优化算法和基于虚拟流法的网络重构算法,实现了以有功网损最小为目标的负荷自动分配。充分考虑分布式电源接入后配电网结构和运行方式发生的变化,基于出力特性,采用场景分析法建立模型,优化智能变电站负荷自动分配算法,实现了根据分布式电源出力调整负荷分配量的智能变电站负荷分配系统方案。验证表明,该方案能够保证无功补偿装置正确投入退出、分段开关和联络开关正确开合,线路有功损耗下降,有效提高了电网分析和控制功能的速度和可靠性。     

基于机会约束规划和二层规划的配电网广义电源优化配置

针对配电网中分布式电源渗透率逐渐提高、有功和无功资源规划分进行的现状,提出了将配电网中能够提供有功或无功功率的电源统称为广义电源的概念。考虑时序性和随机性,对不可控的风力、光伏和负荷建立了分时段多状态模型。以高于置信水平的年费用和运行费用小分别为上、下层规划目标函数,建立了基于机会约束规划的二层规划模型,考虑了分布式电源的无功调节能力以及运行中电源出力随负荷变化的调整,使配电网损耗、电压等指标和目标函数计算更准确。采用分段二进制编码方式和精英保留策略遗传算法对二层模型求解。算例结果表明,有功和无功资源综合配置有利于提高资源利用率,减少年费用;考虑分布式电源无功出力能够充分发挥分布式电源无功控制作用,保证配电网经济安全运行。     

基于二分法的本地控制改善含分布式电源配电网电压质量

为了改善含分布式电源配电网的电压质量并避免控制策略对通信系统的依赖,提出一种基于本地控制的分布式电源控制方法。根据分布式电源并网点的实时电压采集值,控制相应分布式电源的有功出力和无功出力适当增大或减小,结合控制效果并采用二分法反复调节控制量,最终将并网点电压控制在电压偏差允许范围内。在对分布式电源的本地控制中,在有功功率最大功率跟踪的前提下,优先利用逆变器的剩余容量进行无功功率调节,若仍不奏效再适当削减有功功率输出。密切监视分布式电源的运行环境,一旦条件允许则及时增大有功功率输出以最大限度地利用自然资源。以IEEE33节点的配电网为例,对所建议的方法进行了分析和验证。结果表明了所建议的控制方法的可行性和有效性,对含分布式电源配电网的电压质量的改善效果明显。     

基于智能软开关的交直流主动配电网优化控制策略研究

交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。     

主动配电网三相电压优化及校正控制方法

研究主动配电网三相电压的优化与校正控制技术,提出了全网集中优化、局部协调校正的控制方法。在长时间尺度内,协调全网有功和无功资源,基于半定规划理论建立计及本支路相间互感的主动配电网三相电压优化的数学模型,实现全网优化控制。在短时间尺度内,利用电压相量对节点注入功率的三相灵敏度建立电压相量校正二次规划模型,实现电压相量校正控制。IEEE 33节点三相标准测试系统的仿真表明,全网优化控制能有效降低网损,局部校正控制能利用最小的功率调整量快速校正越限节点的电压幅值,并减少三相不平衡度。     

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。     

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。     

带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制

蓄电池储能系统接入配电网静止同步补偿器(B-DSTATCOM)进行有功无功联合控制可有效缓解高波动性分布式电源大量接入配电网导致的电压越限、网损加重、三相不平衡度增加等系列问题。对此,文中提出一种计及光伏发电的不平衡主动配电网B-DSTATCOM实时有功无功联合优化控制策略。首先,对B-DSTATCOM四象限运行原理进行研究,在此基础上以电压偏移、网损、电压不平衡度及运行成本为子目标函数建立B-DSTATCOM实时有功无功联合多目标优化控制模型,并采用加权求和法、改进粒子群优化及直接潮流法求得最优控制方案。最后,基于澳大利亚某实际含光伏低压不平衡配电网进行MATLAB仿真,验证所提方法及模型的有效性、实用性和鲁棒性。     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

计及分布式电源功率不确定性的配电网多目标无功优化

建立以有功网损和节点电压偏差最小为目标的有源配电网无功优化模型,计及分布式电源和负荷功率的不确定性,采用两点估计法(two-point estimate method,TPEM)计算有源配电网随机潮流,并求解优化模型中的目标函数。正态分布交叉(normal distribution crossover,NDX)算子引入到带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA2)中,扩大了算法搜索范围、加强了算法全局搜索能力,对有源配电网多目标无功优化模型进行求解。通过IEEE 33节点系统中的算例验证了所提出有源配电网多目标无功优化方法的正确性和有效性。     

基于随机矩阵和历史场景匹配的配电网无功优化

配电网的无功优化是保证配电网供电可靠、经济运行的一项重要工作。将大数据理论引入配电网无功优化,提出一种基于随机矩阵的无功优化方法,它不依赖于配电网的模型和参数,直接利用配电网在运行过程中产生的运行大数据以及当地的环境数据构造7种高维随机矩阵,提取57种特征指标,再应用主成分分析法对这些特征指标进行降维处理,然后匹配历史数据库中已有的场景,快速找到特征指标与当前系统最相近的场景,直接采用匹配场景的控制策略作为当前系统的无功优化控制策略,以减小有功网损和节点电压偏移。最后,在改造的IEEE-37节点配电网仿真模型上进行算例验证,其中增加了光伏/风电等分布式发电和电动汽车充电站等随机负荷模型。结果表明,方法可有效地对配电网进行无功优化,摆脱了配电网模型的限制,可快速做出控制决策。     

基于厂级调度的发电厂优化控制

为了实现发电厂单元机组有功的经济分配和保证区域电压质量,适应厂网分开和经济调度的要求,结合直调方式下的系统设计和设备配置,将厂级负荷分配模块集成到电厂的电气网络监控系统中,与系统中原有的电厂侧电压无功控制系统,构成火电厂综合优化控制系统,2个模块在实现自身功能的同时,也可以互相交换信息,实现有功的经济调度和无功的优化分配;同时为了使调度端获取更多的电厂侧的信息,在监控系统中建立了基于CIM的励磁系统模型,更好地保证了电厂侧AVC控制的准确性和安全性。     

电力电子变压器在有源配电网无功优化中的应用

尽可能地降低配电网中节点电压的偏差,是配电网运行的基本要求。为实现对节点电压的有效控制,提出利用电力电子变压器通过对其一次侧和二次侧电力电子变换器的脉宽调制控制(Pulse Width Moderation, PWM),改变其一次侧和二次侧潮流的方法加以解决。为此,构建了含分布式电源、储能元件和电力电子变压器在内的有源配电网无功优化模型,并运用粒子群优化算法进行求解。仿真结果表明,含电力电子变压器的有源配电网无功优化后的网损,低于采用有载调压变压器(On-Load Tap Changer, OLTC)对应网络无功优化后的网损;且其节点电压与额定值的相对偏差也优于后者,从而说明了在有源配电网中应用电力电子变压器,利用其灵活的无功调节功能,能提高配电网的运行水平。