大规模分布式光伏接入的配网风险评估及应对措施研究

分布式光伏出力存在较强间歇性、波动性和不确定性,当其大规模并网时将对电网潮流分布及电压分布产生较大影响,引起配电网运行风险。本文开展了大规模光伏发电接入配电网的风险评估方法及预控措施研究。以节点电压越限和线路潮流越限为风险评估指标,建立了配电网运行风险评估模型,给出了配网风险评估的具体实现步骤,提出针对性的风险应对措施。给出了本文所提风险评估方法的算例,并通过仿真结果验证了风险应对措施的有效性。     

计及不确定性的分布式光伏接入配电网极限容量评估

针对分布式光伏大量并网导致的配电网电压越限风险增加的问题,分析了不同天气类型下光伏出力特性,提出了基于光伏出力波动特性的广义天气类型聚类划分方法和基于净空理论的光伏出力时间序列模型构建方法。所构建的模型能反映实际光伏出力的时序性和波动性,建立了基于各时段节点电压越限概率与严重度函数的系统电压越限风险评估指标,据此提出采用混合逼近法求解配电网中分布式光伏的极限接入容量。最后,以典型IEEE33节点配电系统和南方电网某地区实际线路为例,分析了不同负荷特性、负荷水平和线路类型下的系统电压越限风险,从这三方面分别对分布式光伏接入配电网的极限容量进行评估。     

长时间尺度下计及光伏不确定性的配电网无功优化调度

针对高渗透率分布式光伏接入配电网所引起的电压控制问题,分析了无功补偿型和电压控制型两种光伏发电系统的无功电压调控特点,在考虑负荷和光伏出力不确定性的基础上,以系统总运行成本最小为目标,提出了长时间尺度下考虑电压越限风险的配电网无功优化调度模型。针对电压控制型光伏无功电压调控特点,提出了含PV类型节点的配电网概率潮流计算方法。最后,通过时间解耦并采用灾变遗传算法求解得到含高渗透率光伏的配电网长时间尺度下的无功优化调度方案。仿真算例表明:与现有光伏无功控制方法相比,所提方法能够有效降低光伏并网引起的电压越限风险,其中基于电压控制型光伏的配电网无功调度方案在降损和抑制电压波动方面的控制效果更明显。     

光伏并网引起主动配电网电压越限问题研究

针对分布式光伏接入到主动配电网中引起电压越限的问题,分析了光伏并网后配电网电压的前后变化情况,提出了光伏逆变器的控制策略,采用有功和无功功率协调控制方法对光伏接入后不同线路长度、电压负荷、导线横截面积的电压变化进行探究。仿真结果表明:线路电压随光伏接入而增大,且与接入不同线路长度、电压负荷、导线横截面积等有关,通过光伏逆变器控制可以很好地解决光伏并网引起的主动配电网电压越限问题。     

计及不确定性的含分布式光伏配电网削峰效益评估

分布式光伏接入有利于降低配电网负荷峰值,提高配电网运营效益,但由于其出力不确定性特点,导致其削峰效益难以准确评估。本文通过分析光伏出力的波动性和时序性,建立了基于净空模型的光伏出力时序模型,同时考虑负荷和光伏出力的不确定性,提出了置信削峰度指标来衡量光伏接入对配电网负荷峰值的影响,基于此,结合节点边际容量成本概念,提出了计及不确定性的含分布式光伏配电网削峰效益概率评估方法。以南方某地区配电网实际中压馈线为例进行仿真分析,结果表明:本文所提方法在考虑光伏出力不确定性的同时,能够准确评估光伏以不同位置和不同电压等级接入配电网的削峰效益,对分布式光伏的选址具有一定的指导意义。     

配备储能装置的分布式光伏系统并网点电压调压策略研究

随着近年来光伏发电的飞速发展,光伏发电在电网中渗透率越来越高,在带来了清洁能源的同时也对电网造成了一定程度的影响。对分布式光伏系统接入配电网时接入前后并网点电压变化机理进行了研究,利用双向DC-DC变换器在光伏并网系统直流侧加装储能装置,在逆变器无功-有功调压方式的基础上提出含储能装置的并网点电压越限调整方案,通过仿真分析可以得出当光伏出力突变或配电网线路负荷变化的情况下,该方案能很好地抑制并网点电压的波动。     

考虑多种调压措施的分布式光伏消纳能力研究

随着分布式光伏的大量并网,电压越限成为限制其大量接入的重要因素。针对光伏接入引起电压越限的情况,研究了多种调压措施对配电网光伏接纳能力的影响。首先,从电压不越限、潮流不过载等约束条件出发,建立了分布式光伏消纳模型。其次,分析了加入调压措施对分布式光伏消纳能力的影响。最后,采用试探法求解了不加调压措施前和加入调压措施后光伏的最大准入容量。以IEEE33节点配电系统为仿真算例,分析了限制各个节点光伏容量增加的原因。仿真结果表明,考虑调压措施可以有效地提高分布式光伏的消纳能力,避免电压越限的发生。     

新型电力系统背景下配电网分布式光伏可接入容量研究

通过分析分布式光伏电源的发展条件、出力特征和配电网负荷特性,研究了分布式光伏电源出力与配电网负荷的相关关系。构建了分布式光伏可接入容量“347”评估体系对七类分布式光伏接入典型场景开展负荷调研,利用安全可靠性、电能质量、运行经济性三个维度指标量化评估模型分别对台区、线路、变电站、区域电网开展分布式电源接入容量评估。     

考虑分布式电源灵活接入下的配电网风险评估

随着大量分布电源接入配电网,其出力的随机性和波动性给配电网稳定运行带来不可避免的影响。基于风电、光伏等分布式电源出力的概率分布模型和半不变量法概率潮流算法,考虑分布式电源间出力的相关性,进行分布式电源灵活接入下的配电网节点电压和线路潮流分布特性分析,并提出系统综合越限风险指标,实现了配电网运行风险评估。应用IEEE 34节点系统,考虑风电、光伏2种分布式电源的接入位置、容量和安装比例等灵活性,验证了所提方法的有效性。     

基于概率潮流法的含分布式光伏的配电网电压状态评估

为克服高渗透分布式电源接入所导致的传统配电网运行状态评估方法存在盲区的困难,对计及分布式电源随机特性的配电网电压质量的状态定量评估方法进行研究。首先引入一种半不变量结合Gram-Charlier级数展开的概率潮流计算方法,并建立含系统电压平均越限概率、节点电压置信区间和节点电压最大越限概率指标的评估体系。然后以分布式光伏为代表,构建了其有功出力服从Beta分布的概率模型,并定义一种改进的计及光伏波动特性的光伏渗透率指标,由此定量评估不同光伏渗透率对配电网电压质量的影响。最后验证该算法用于配电网电压质量状态评估的可行性。     

考虑光伏不确定性的配电网负荷特性概率评估

为准确评估光伏接入配电网以后对其负荷特性的影响程度,分析了光伏出力的不确定性和时序性特点,建立了基于净空模型的光伏出力时序模型。根据光伏出力以及负荷的随机性特点,提出置信日负荷率、置信日峰谷差以及置信日削峰度3种概率性负荷特性指标,基于概率性指标并结合蒙特卡洛模拟法形成考虑光伏不确定性的配电网负荷特性概率评估方法,运用其分析不同渗透率和天气情况下光伏接入对工业生产、酒店商业、农业加工、居民生活类负荷的影响程度。以广东地区的光伏出力历史数据为例进行仿真分析,结果表明:提出的概率性负荷特性指标能够准确的反映光伏接入对负荷特性的影响情况,为配电网规划与运行提供依据。     

低压配电网分布式光伏接纳能力分析

分布式光伏的并网和利用是应对当前能源和环境危机的重要方式,高比例分布式光伏接入所导致的电压越限是制约配电网接纳分布式光伏的重要因素之一。以提高配电网对分布式光伏的接纳量为首要目标,考虑多电压等级配电网的配合,提出利用中压主动配电网的调控能力,通过中低压配电网的相互影响缓解低压配电网调压手段缺乏,提升低压配电网接纳分布式光伏能力的方法:首先考虑配电网中分布式光伏和负荷出力的时序性,根据季节和天气构建12种场景,对配电网进行一年的时序全过程模拟。然后建立10 kV中压主动配电网优化运行模型和380 V辐射型低压配电网分布式光伏选址定容模型。仿真结果表明所提方法可以提高低压配电网接纳分布式光伏的能力。除此之外,进一步分析了分布式光伏接入和调压对中压主动配电网电压的影响,以及低压配电网中负荷对接纳分布式光伏和调压方式的影响。     

分布式光伏系统无功控制策略研究

分布式光伏系统运行状况受环境因素影响,光照强度、温度等外部因素具有波动性和间歇性等特点,使得系统出力具有相同特性。分布式光伏并网规模越来越大,其对电网的影响愈加明显, 由于无功不足,电网电压越限问题已成为最主要的问题之一,制约分布式光伏并网规模扩大。提高分布式光伏发电的接纳容量亟需研究分布式光伏并网系统电压越限的控制方法,因此,研究了德国电气工程师协会提出的4种无功功率控制策略,对4种无功控制策略的控制能力进行分析。     

含分布式光伏的配电网可靠性研究

通过分析含分布式光伏的配电网设施停运模型和分布式光伏出力模型,结合城市三类负荷的用电特点,建立了分布式光伏匹配度评估模型,研究了低渗透率下分布式光伏接入配电网后对配电系统可靠性的影响。结果表明,分布式光伏接入配电网可提升原有系统的可靠性水平,低渗透率情况下随着分布式光伏容量的增加,系统的平均停电时间、平均停电次数和平均缺供电量逐渐下降,系统的可靠性逐步提升。     

含分布式光伏的有源配电网无功电压控制研究

随着分布式光伏发电规模的不断扩大,渗透率不断提高,分布式光伏并网带来的配电网电压越限问题已不容忽视。首先分析了分布式光伏电源接入配电网引起电压越限的基本原理,并针对电压越限问题,对比常用的电压控制方法和控制策略,提出分布式电抗器电压控制方式,然后通过BPA稳态仿真分析了电抗器的接入位置、接入容量对调压效果的影响,最后通过抽样分析不同线路型号和线路长度下所需的串联电抗器与并联电抗器的容量大小分布、容量差值分布等特征。     

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。     

含分布式电源的配电网可靠性评估

以含分布式电源的配电网可靠性评估为研究内容,首先分析了分布式电源的接入对配电网可靠性评估的影响,并对光伏发电和风力发电出力随机特性进行了研究,建立了分布式电源的可靠性模型。在此基础上,基于蒙特卡罗时序模拟方法,提出了含分布式电源的配电网可靠性评估算法。最后采用所提出的模型和算法对IEEE RBTS Bus6系统主馈线F4进行仿真计算,说明本模型的有效性与实用性,计算结果表明,分布式电源合理接入配电网后,可以提高配电网供电的可靠性。     

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。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

光伏高渗透率下配网消纳能力模拟及电压控制策略研究

随着大规模分布式光伏系统并入配电网,配网渗透率不断提高。光伏出力与负荷的不平衡导致线路中出现逆向潮流,引起电压越限。采用蒙特卡洛随机法模拟配网大规模光伏接入的情景,从单渗透率和整体两方面对模拟结果全面分析以充分评估配电网的光伏消纳能力;提出利用光伏系统逆变器的控制措施缓解并网节点的电压越限问题,进而提升配电网光伏消纳能力,通过计算电压灵敏度矩阵为所有并网逆变器分配无功补偿量,辅以有功缩减改善光伏并网特性。通过Matlab搭建IEEE33节点系统,仿真结果表明所述方法的有效性和可行性。