分布式光伏接入对地区配电网运行影响分析

分布式光伏发电是未来新能源的重要发展方向之一,其大规模接入配电网导致传统无源配电系统演变为以多电源供电方式为特征的配电系统,增加了电网运行的不确定性和复杂性。本文建立了分布式光伏有功出力最大化与网损最小化的配电网有功无功协调优化目标函数,采用混合整数二阶锥规划方法对模型进行求解,实际运行算例结果表明分布式光伏接入后,对地区配电网网络损耗、电压运行水平、三相不平衡度等运行指标影响密切,其中电压运行水平是限制分布式光伏接入的主要限制因数。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。     

基于集群划分的含分布式光伏配电网有功-无功多目标优化

随着高比例分布式光伏并网,配电网潮流随光伏出力波动,系统有功-无功优化面临新的挑战。建立了配电网网损最小、光伏消纳量最大和电压偏移最小的多目标优化模型,通过调节光伏逆变器出力和无功补偿设备的投切,实现配电网网损最小、光伏消纳率最大和电压偏移最小的目标。建立了基于电气距离和区域电压调节能力的集群性能指标计算方法,并基于指标计算结果将配电网划分为多个子集群,利用NSGAIII算法对子集群进行有功-无功优化。最后以一条实际10 kV配电线路和IEEE123系统为算例仿真验证,计算结果表明经划分后对子集群进行有功-无功优化相比于全局优化可以提高光伏消纳率、减少系统网损和减少节点电压偏移。验证集群划分方法和有功-无功优化模型的有效性。     

高渗透率下兼顾光伏出力和网损的配电网运行优化方法

针对高渗透率光伏接入的配电网电压越限和经济运行问题,提出了有功无功协调优化的方法。分析了电压约束条件下的光伏有功出力限值,研究了高渗透率光伏接入的配电网电压越限机理,提出了综合考虑光伏有功出力和网损差值的净出力指标,以最大净出力为目标函数,计及敏感节点电压约束,建立了光伏有功出力和网损的综合优化模型。算例分析验证了该方法的电压控制能力和优越经济性,且其经济性随光伏有功出力增大呈现“先增后减”变化特征;一般场景下优化模型运行于最大功率点的最小网损方式,极端场景下则调整少量光伏有功出力满足电压约束。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。     

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。     

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。     

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。     

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。     

考虑三相不平衡的配网无功优化

本文针对配电网的特点,以配电网的网损和负序电流为目标建立配电网无功优化运行控制的数学模型,并使用简化梯度法对其求解,得到配电网各补偿节点配电网无功优化运行控制的指标。经算例验证,本文提出的配电网无功优化运行控制方案,能有效地提高配电网的电压水平,兼顾网损最小和负序电流最小。     

考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略

我国低压配电网中的负荷过重且分配不均,近年来,大量光伏的接入更进一步加剧了三相不平衡和低电压问题。针对三相不平衡问题,换相开关能通过调整负荷的方式从根本上进行解决;而大量光伏逆变器也可作为有效的无功调节资源,但目前其无功电压调节潜力尚未被开发利用。因此,以换相开关和光伏逆变器为主要调控设备,文中提出了考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略,其中,所提换相开关的控制策略综合考虑了配变低压侧三相有功功率偏差度和换相开关动作次数,所搭建的光伏逆变器无功优化模型以线路损耗最小化为目标,经仿真验证,所提换相开关控制策略可有效降低三相不平衡度、提升电压,光伏逆变器的无功优化模型可进一步降低线路损耗、改善电压。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

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。     

考虑光伏集群无功贡献的配电网无功电压优化调节方法

为协调运用配电网各类调压资源,实现经济、灵活的电压控制,整合中高压配电网各类无功治理设备,提出考虑低压光伏无功集群贡献的配电网电压无功控制资源协调运行优化方法。针对配电网低压侧分布式小容量离线运行光伏电源,设计了3种光伏集群无功运行模式,使其按模式预设在线自律运行。提出低压光伏集群无功管控策略,建立配电网电压无功控制资源协调优化模型。采用最优分割联合优化方法对变压器分接头及电容器组的切换时间及切换状态进行优化,在此基础上得出光伏集群无功运行模式及其他治理设备无功输出优化结果。采用前推回代潮流计算嵌套粒子群优化的算法进行求解。仿真算例证明了所提方法的合理性及有效性。     

数据驱动的无精确建模含源配电网无功运行优化

分布式光伏的接入使得配电网无功电压运行控制需求及解决措施与传统配电网差异较大。针对配电网测量设备安装不全、网架参数难以准确获取,无法进行精确数学建模的问题,提出了无精确建模的含分布式光伏的配电网电压优化控制模型。以节点电压合格为优化目标,使用高速公路神经网络拟合网架节点注入功率与关键节点电压之间的映射关系;考虑分布式光伏的出力约束,进而采用定向寻优策略和反馈机制对优化模型进行求解;通过改变分布式电源逆变器出力来控制电网电压,实现全局系统电压控制。以不同规模的配电网实际数据为例,验证了所提优化运行控制模型的有效性。对比分析了采用普通神经网络和高速公路神经网络的电压拟合精度及收敛速度,证明高速公路神经网络应用于解决无精确建模的多节点含源配电网无功运行问题,可以实现拟合精度和拟合速度的双重优化。     

基于约束型深度强化学习的主动配电网 电压控制策略

随着分布式电源与随机性负荷的大量接入,配电网的电压波动问题变得愈发严重。主动配电网能通过各种电压无功控制器平抑电压波动,但通常需要求解一个复杂的混合整数二阶锥规划问题,难以做到实时控制。文中利用深度强化学习建立了一个主动配电网实时电压控制模型,能快速得到满足潮流约束的控制策略。采集节点有功、节点无功、设备档位、时间步作为环境状态变量;以和网损及设备操作相关的费用作为回报函数来协调三个控制设备;通过基于长短时记忆网络的约束型强化学习来求解,从而建立主动配电网实时电压控制模型。基于4节点测试系统和IEEE-33节点测试系统进行了仿真,仿真结果表明,所提的深度强化学习方法能确保潮流约束,电压控制模型能实时控制电压无功控制器,以保证配电网的电压质量。     

计及光伏多状态调节能力的配电网多时间尺度电压优化

随着分布式电源的渗透率逐渐增大,其本身所具有的波动性和不确定性给配电网的电能质量及其稳定性带来了巨大挑战.考虑配电网在现有慢动作调节设备难以满足无功电压调节需求的情况下,将改善因光伏随机波动性所引发的电压偏差和波动作为优化目标,提出了一种考虑分布式光伏多运行状态调节能力与传统无功调节设备相协调的配电网多时间尺度无功电压...     

基于模型预测控制的分布式光伏集群协调优化控制

分布式光伏发电的高密度接入给配电网原有的经济、稳定运行带来了不小的挑战。为了减少分布式光伏发电接入配电网造成的网络损耗,提高光伏发电的经济性,首先分析和归纳了分布式光伏集群的概念和特点;然后针对配电网内的分布式电源、柔性负荷、无功功率调节设备等装置在时间尺度、控制功能方面的调节特性,提出了一种含分布式光伏集群的协调优化调度方法。该方法以模型预测控制为基础,动态滚动协调光伏集群未来一段时间内的有功出力和无功出力,起到减小网络损耗和优化系统电压的作用。采用PGE 69节点系统在MATLAB数学软件下进行建模仿真分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

基于粒子群算法的含光伏电站的配电网无功优化

对于含光伏电站的低压配电网,电压等级降低了,输电线路上的电压降不仅受无功功率的影响,有时有功功率引起的电压波动更加明显.由于有功和无功引起的电压变动分量是代数和的关系,因此无功补偿在一定程度上可以弥补有功功率变动造成的电压波动问题.以系统运行成本最优为目标函数,包括采用补偿措施后减小的配电网功率损耗费用和加装无功补偿装置的费用2个部分,建立含光伏电站配电网的无功补偿优化数学模型.该模型考虑了光伏电站并网逆变器的无功调节能力,采用改进的多组织粒子群算法对规划模型进行求解,通过算例分析验证了该模型与算法的可行性和有效性.