基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

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。     

含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略

随着分布式光伏发电并网规模的不断扩大,由光伏发电功率与负荷之间不平衡引发的逆向潮流导致的电压越限问题日益受到关注。在光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析的基础上,提出了无功/有功协调控制策略,通过光伏逆变器的无功输出补偿及光伏发电量优化管理,实现配电网节点电压的控制。仿真分析结果表明,该策略能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时,较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。     

基于改进最大功率跟踪的光伏低电压穿越

针对电压跌落时限制并网光伏逆变器过流与提高无功电流输出以支撑电网电压的矛盾,提出了基于改进最大功率跟踪控制的低电压穿越策略。在故障期间采用改进扰动观察法的MPPT控制来移动光伏阵列工作点,减少注入逆变器的有功功率,防止逆变器过流,同时提高了无功电流输出。理论分析及仿真试验证实,该策略在实现故障期间逆变器不过流的前提下,可以更合理地配置逆变器有功和无功输出,优化故障引起的有功功率缺额和电网无功电压支撑问题。     

大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制策略

随着大型光伏电站装机容量的不断增加,光伏发电单元本身的光照强度、温度变化等都会引起并网电压波动甚至越限,大型光伏电站必须参与调压控制,必要时给电网提供紧急无功支撑。针对该问题,首先以某40MWp光伏发电项目为例,对线路阻抗引起的电压波动和偏差进行了量化分析,理论分析表明:随着有功输出的进一步增加,线路电抗的影响要大于线路电阻的影响,并网电压的幅值逐渐减小。在此基础上,通过对并网逆变器在不同控制方式下无功容量及其无功补偿局限性的分析,提出了适用于大型光伏电站的并网逆变器无功与电压控制策略,并对具体实现方式、无功分配方案、光伏发电单元无功优化等问题进行了深入分析。最后,通过算例仿真验证了所提无功与电压控制策略的正确性和可行性。     

可调度型光伏逆变器滑模电压控制方法研究

为改善小容量户用光伏发电系统中并网逆变器的有功无功调度跟踪性能及并/离网切换控制性能,提出一种逆变器滑模电压控制方案。光伏发电系统并/离网运行情况下逆变器均采用电压控制模式,无需模式切换。采用滑模控制方法实现逆变器电压控制,根据有功无功的调度指令,调节逆变器输出的端电压,实现并网模式下逆变器输出功率灵活快速跟踪调度指令的特性。在Matlab/Simulink仿真平台对所提出的控制方案进行仿真验证。结果表明,所提控制方案简单易行、功率快速跟踪调度指令能力强、并/离网过程迅速无冲击。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

基于超级电容的光伏并网低电压穿越控制策略研究

针对光伏系统在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来严重后果,对基于超级电容的光伏并网系统的低电压穿越控制策略进行研究。在电网电压跌落时,通过控制超级电容吸收有功功率,平衡直流母线电压,减少光伏阵列注入逆变器的功率,防止逆变器过流。同时保证了逆变器的无功电流输出能力,支撑电网电压,实现系统的低电压穿越。利用系统仿真模型进行验证,结果表明该方法提高了光伏并网的低电压穿越能力,在保证光伏系统安全运行的同时,大大提高了无功支撑能力,稳定了电网电压,利于故障恢复。     

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。     

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。     

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。     

含分布式光伏发电的配电网电压越界调节策略

针对含高渗透分布式光伏发电的配电网电压越限问题,可充分利用并网光伏逆变器的无功调压能力。提出2种接入中低压配电网的分布式光伏发电的输出电压调节策略,第1种策略基于各光伏发电接入节点的电压-功率灵敏度,根据电压越界程度选择灵敏度大的光伏发电节点,调整其无功输出,当仍不能满足电压要求时,部分场景可以继续调整其有功输出;第2种策略以有功网损最小为目标,对配电网中各分布式光伏发电的无功和有功出力进行优化,在保证电压越界得到有效调节的同时,实现配电网经济运行。通过IEEE 33节点系统进行两种场景的模拟,验证分析了2种策略的有效性。     

一种功率动态调整的光伏逆变器调压方法

越来越多的光伏电源接入配电网,导致在光伏有功出力较大时并网点电压升高甚至越限,严重影响了配电网的安全。针对由于光伏并网造成的电压越限问题,文中分析了电压越限机理,研究传统无功调压策略;在此基础上,融合有功限值确定方法,提出了基于功率动态调整的光伏逆变器调压方法,不同工况下光伏逆变器采用相应控制策略,实现逆变器有功输出最大、无功输出最佳。通过仿真验证了调压方法的有效性。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

光伏电站低电压穿越时的无功控制策略

针对目前光伏电站通常以单位功率因数运行以尽可能多地输出有功功率而基本不输出无功功率,在非满功率运行时造成一定程度视在功率浪费的现状,提出了一种光伏逆变器低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)时的无功控制策略。分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式并计算其无功功率极限,利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网输出无功功率。通过DIgSILENT软件对有无采用无功控制策略时,负荷变化和三相短路故障情况下的各电气量进行比较分析。仿真结果表明,采用该控制策略光伏电站可以在电网故障时不脱网,并发送无功支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

变功率跟踪轨迹的光伏并网低电压穿越策略

提出了一种新型的变功率跟踪轨迹的低电压穿越控制策略。通过电压跌落幅度的前馈控制对功率跟踪轨迹进行调节,实时改变光伏电池端电压,进而快速有效地控制光伏电池功率的输出,实现逆变器两侧功率的平衡;通过与并网逆变器的协同控制,保证逆变器并网输出电流在不越限的前提下,为电网提供尽可能多的有功功率和无功功率,最大限度地支持电网电压的恢复,实现了光伏并网系统的零电压穿越。通过在不同光照强度和温度条件下对多种场景的仿真模拟,验证了所提控制策略的有效性。与传统控制策略相比,采用该策略不需要添加额外的设备,不仅实现了系统的安全、稳定运行,而且降低了光伏发电系统的成本,更具实用性。     

单点集中型光伏发电接入的网压平抑研究及应用

通过分布式光伏发电集中一点接入型系统对电网线路电压的影响分析及仿真,研究了光伏线路电压与接入点距离、线路参数、光伏发电及负荷存在的直接关系,通过控制光伏并网逆变器有功无功的大小和方向可以对并网接入点电压进行调节,最终实现对系统线路电压的控制。通过有功无功电压调节控制装置实现了对区域分布式光伏发电系统电压控制,提出了分布式光伏发电系统设计接入点的选择及电压控制的方法。进而有效提高电能质量,减少功率损耗,节省补偿设备的额外投资。     

基于分层控制策略的光伏-蓄电池系统动态提高并网点功率因数

提出了一种利用多功能光伏-蓄电池组合发电系统提高并网点功率因数的新方案,可降低光伏发电的成本、减少无功补偿设备的投资、增加用户经济效益以及提高电网供电能力。在综合考虑并网逆变器的额定容量、光照条件及负荷功率瞬时变化等实际情况下,分析系统多种运行模式,提出一种分层控制策略,实现了运行状态的无缝转换,保证在逆变器额定容量下输出有功的同时提供无功补偿以动态提高并网点功率因数。当电网需求逆变器输出无功较多导致有功输出受限而光伏仍有更多有功输出时,将光伏剩余出力储存至蓄电池以尽可能减少弃光,提高光伏利用率。在低光照或夜间时,蓄电池放电维持直流母线电压,使逆变器可继续发出无功功率,同时实现光伏软关闭。建立了多功能光伏-蓄电池发电仿真系统,仿真结果验证了所提方案的可靠性。     

基于光伏逆变器无功调节的低压配电网多模式电压控制

针对大规模户用光伏接入引起的低压配电网电压越限问题,以逆变器无功控制为手段,提出了一种多模式逆变器控制策略,以提高低压配电网对光伏的消纳能力。基于电压灵敏度理论,定义了虚拟注入有功功率的概念,实现了节点有功和无功功率之间的折算。根据节点虚拟注入功率将光伏发电的并网分为过电压抑制、欠电压抑制以及网损和功率因数的优化三种模式。当网络出现过电压(欠电压)运行风险时,以风险的抑制为目标调节逆变器无功功率;当网络运行无风险时,则以网损和功率因数的优化作为逆变器的无功调节依据。此外,为了实现就地的协调控制,结合全网电压灵敏度矩阵建立了不同节点光伏逆变器控制参数的优化模型,实现网络无通信条件下的协调电压控制。仿真结果表明,所提的多模式电压控制方法可以有效地抑制网络电压越限,同时使网络损耗和功率因数也得到优化。     

考虑分布式电源集群无功调节能力的配电网无功优化

近年来，光伏、风电等分布式电源大规模集群并网，增加了无功优化的难度。而现有研究并未考虑分布式电源集群(distributed generation cluster,DGC)并网后出现较大无功缺额时的电压越限问题。因此，研究了DGC容量特性曲线，当系统出现无功不足时，通过减载集群有功出力，提高集群无功出力范围，以满足系统无功需求。建立了含DGC的配电网无功优化模型，从配电网安全运行方面考虑，将电压偏差、网络损耗以及购电费用作为优化目标，通过ε约束法刻画多目标问题，并调用算法包进行求解。最后在IEEE33节点算例上验证了模型的有效性。