基于模型预测控制的主动配电网电压控制

为解决主动配电网中分布式可再生能源和储能系统造成的电压波动影响,基于模型预测控制理论提出了主动配电网电压调节控制策略,充分利用主动配电网中分布式电源、储能系统和有载调压变压器,实现采用最小控制成本的控制方案进行电压控制。该控制方案基于模型预测控制,采用多步滚动优化,使得电压控制过程更为灵活平滑,控制模型求解采用二次规划。通过IEEE 33节点辐射状配电网系统算例分析,证明了所提电压控制策略的可行性和有效性。     

主动配电网无功电压全局优化控制策略

针对分布式能源接入对配电网电压水平及控制策略产生的影响,提出适用于主动配电网的无功电压全局优化控制策略。基干建立的无功电压全局优化控制模型,提出目标函数及符合主动配电网特征的约束条件,运用遗传算法求解目标函数,得到能够优化馈线上各个无功源的无功输出和可调变压器分接头档位位置的全局优化控制策略。该策略帮助实现主动配电网无功潮流的合理分布,在提高网络电压质量以及降低线损方面有一定的实用性。     

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。     

考虑重构的含可再生能源配电网电压控制模型与算法

风电、光伏等分布式电源高渗透并入10kV中压配电网,将导致系统运行经济性与电压质量等问题,若不加以有效管控,则难以充分消纳可再生能源。为实现可再生能源接入下配电网电压安全的主动管控,提出兼顾配电网结构灵活性与电压调节资源能力的机会约束双层优化模型。模型上层以配电网动态重构为手段,确保长时间尺度内的经济运行原则;下层以馈线自动调压器控制策略为对象,实现局部支路电压水平优化。为提高算法效率,利用二阶锥法松弛潮流约束,并采用库恩—塔克(KKT)条件将模型等效转化为单层决策模型。算例结果表明,所提方法通过主动重构技术协调局部电压调节资源,可实现可再生能源接入下配电网的电压安全运行控制。     

参与配电网电压调节的分布式光伏发电系统新型控制策略

针对分布式光伏发电系统接入配电网对电压分布带来的影响,提出一种参与配电网电压调节的分布式光伏发电并网控制策略。该策略的功率外环综合考虑了分布式光伏发电系统出力波动以及负荷变化等因素对配电网电压的影响,电流内环采用模型预测电流控制方法实现对参考电流指令的跟踪。该策略具有良好的动静态性能和跟踪精度,且避免了比例积分控制中繁琐的控制参数整定。最后在RTDS仿真平台上搭建了含分布式光伏发电系统的配电网模型,仿真验证了所提控制策略的有效性。     

分布式电源对配电网电压的影响分析及其优化控制策略

针对配电网中分布式电源(DG)接入渗透率不断提高带来的电压波动、电压越限等电能质量问题,首先从理论上较全面地推导分析分布式电源接入对配电网电压的影响,包括对接入点电压和对电压分布的影响,并通过仿真对比分析了不同DG渗透率和不同DG功率因数下的电压变化情况,指出了全局电压控制的必要性。在此基础上,综合考虑配电网中分布式电源和储能的有功、无功电压调节能力,提出一种基于模型预测控制(MPC)的电压优化控制方案,通过计算各节点电压灵敏度,建立各节点电压预测模型,提前感知各节点电压变化趋势,以各节点预测电压与额定电压之间偏差最小为控制目标,实现了控制成本最低的协调电压控制策略。通过IEEE33节点配电网系统仿真算例分析,结果表明:本文提出的方法能更大限度地消除配电网中分布式可再生能源随机波动带来的影响,具有较好的电压控制灵活性和鲁棒性。     

基于OLTC和SVC的光伏并网发电电压控制技术研究

提出一种利用调节有载调压变压器（on-load tap changer, OLTC）分接头来改善分布式光伏电源接入配电网时对电压分布影响的控制技术;并考虑在单一调节OLTC无法实现的场合,通过有载调压变压器（OLTC）与静止无功补偿装置（Static Var Compensator, SVC）复合式调节,使电压偏差控制在允许的范围之内。仿真结果表明,该综合控制技术能够有效的改善分布式光伏电源接入配电网对电压分布的影响。     

基于MPC的主动配电网多级电压控制

随着光伏高渗透率接入不同电压等级配电网,各电压等级配电网之间相互影响更加复杂,实现运行控制策略的经济性和安全性是一个极大的挑战。文中以中压配电网为控制对象,计及不同电压等级配电网间的交互影响,提出了基于模型预测控制(MPC)的主动配电网多级电压控制方法。中高压配电网控制中,考虑高压配电网所控制的有载调压变压器(OLTC)/并联电容器组(CB)的未来时刻动作计划,建立中高压关联模型,协调控制中压配电网连续型设备与高压配电网离散型设备;中低压配电网控制中,计及中低压配电网间的不确定性交换功率及其相互影响,构建中低压关联模型,实现中压配电网对低压配电网的支撑。最后,在Matlab中进行仿真分析,验证所提多级电压控制的可行性和有效性。     

含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制

针对高比例分布式光伏接入配电网所带来的电压越限问题,提出一种含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制策略.根据配电网支路潮流模型和光伏逆变器控制模型,构建以节点电压偏差、光伏削减量和网损最小为目标的主动配电网电压优化控制模型;利用二阶锥松弛技术对所构建的模型进行凸化处理;针对集中式优化控制存在计算复杂度高和信息私密性差的不足,基于分解协调原则将配电网分区,构建基于交替方向乘子法(ADMM)的多区域电压分布式协同优化控制框架;为改善算法收敛性能,基于残差平衡原理和松弛技术,提出一种加速ADMM.最后,基于IEEE 33节点测试系统进行算例分析,结果表明利用所提方法可有效解决配电网电压越限问题,并减少网络损耗.     

主动配电网的6个主动与技术实现

提出了主动配电网(active distribution networks,ADN)的6个主动,即电网公司侧的主动规划、主动管理、主动控制与主动服务及用户侧的主动响应和分布式可再生能源发电侧的主动参与。在电网公司侧,强调对分布式可再生能源进行主动规划、对分布式发电进行主动管理和控制、对上级电网和用户提供主动服务。电网公司的主动规划、主动管理和主动控制可以在确保电网安全稳定运行的条件下,增强对分布式可再生能源发电的消纳能力;主动服务可以为配电网创新商业模式、扩展业务领域提供新的机遇。在用户侧,强调广大用户在力所能及的范围内,承担节能减排的责任,积极响应各种不同形式的需求侧激励措施。在分布式可再生能源发电侧,应充分考虑分布式发电机组对电网的影响,强调发电机组应积极采用有功功率控制和无功电压调节技术,主动参与电网的调度运行。基于上述分析讨论了主动配电网的技术实现,包括规划运行一体化的规划技术、充分考虑高渗透率光伏发电接入的运行控制技术、鼓励用户积极参与节能减排的需求侧响应技术和分布式可再生能源的功率控制技术。     

配电网全网电压无功协调控制策略

针对当前配电网控制现状,设计了配电网全网电压无功协调控制策略。以"电压自下而上判断,自上而下控制;无功自上而下判断,自下而上控制"为原则,引入节点间电压变化灵敏度概念,在保证受控点电压合格、无功就地平衡的基础上,根据节点间电压变化灵敏度对调控结果进行预判,兼顾不同的电压等级电网及区域电网的电压质量及无功平衡情况,实现高、中、低压配电网间多种调压及补偿设备的协调控制。该控制策略已投入试点工程应用,运行效果良好。     

主动配电网自动电压控制系统架构设计

针对配电网中引入大量分布式电源后运行特性和无功电压特性与传统配电网的显著差别,提出了基于配电自动化系统的主动配电网自动电压控制系统架构。以馈线实时拓扑连接为基础,提出以无功可调设备为控制对象的自治控制区域划分方法。设计了以自治控制区域作为控制单元的电压无功控制策略,包括电压控制分区策略、电压越限控制策略、馈线无功越限控制策略及与其他系统的协调控制策略和安全闭锁策略,并给出了主动配电网自动电压控制系统的整体流程。结合实际案例验证了文中所述主动配电网自动电压控制系统架构是一种在配电自动化系统层面进行电压无功控制的有益探索。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,产生综合电压优化量完成下垂控制优化,实现孤岛微电网分布式P-V协调控制.该策略可有效兼顾线路损耗降低以及有功功率分配精度提升,控制各节点电压在合理范围内,并调节系统平均电压至额定值.最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性.     

基于改进遗传算法含OLTC风电系统电压控制

为了克服风电波动使电压难以控制的问题,建立了以电压安全、网损和电压比调节裕度为目标的多有载调压变压器（on-load tap changer,OLTC）协调优化模型,以便带负荷切换电压比,使调压更灵活有效;结合风速Weibull分布和风电机组出力特性,将风电机组有功出力划分为若干区间,采用区间均值参与多OLTC协调优化,以确定电压比调节方案,并估计电压安全的概率;为改善遗传算法的全局收敛性,采用整数编码,综合概率生存和最优保留策略选择子代种群,并依据随机配位数组和变量约束内的随机数组对子代个体进行交叉变异,以用于风电系统中电压比优化调节方案计算。算例表明：合理选择目标权重和划分风电波动区间,电压比优化调节方案能确保较高的电压安全概率;改进遗传算法可有效地降低普通遗传算法就近取整的控制误差;电压安全目标的权重越小,风电出力划分的区间数越少,越不利于系统电压安全;风电机组有功出力越低的区间组合,目标函数值越小,系统电压越安全。该方法用于含风电的电力系统,可提高电压比优化调节方案电压控制的精度及电压安全的概率。     

Voltage regulation in distribution networks in the presence of distributed generation: A voltage set-point reconfiguration approach

In this paper a control strategy based on predictive control ideas is proposed for reconfiguring on-line the on-load tap changer (OLTC) voltage set-point in electrical medium voltage (MV) power grids in the presence of distributed generation (DG). The idea is that an active management of the set-point can be effective for maintaining relevant system variables within prescribed operative constraints in response to unexpected adverse conditions, e.g. changing loads or generation failures. The voltage set-point reconfiguration problem is formulated as a constrained optimization problem by imposing that the voltages at certain nodes have, compatibly with all prescribed constraints and changed conditions, minimal deviations from their nominal values. Simulation results show that the proposed approach ensures, under certain conditions, feasible evolutions to the overall network whenever critical events occur.     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

计及负荷特性的配电网多时间尺度电压控制及协调修正

针对第三方光伏电源大量并入配电网的市场背景,提出了一种计及负荷特性及光伏无功成本的配电网电压协调控制方法。该方法分为日前优化和实时优化两个阶段。日前优化以网损及有载调压变压器和并联电容器组动作成本最优为目标,优化产生未来24h有载调压变压器分接头和并联电容器组动作方案;日内优化中建立了光伏电源无功输出成本模型,以网损和光伏无功成本最优为目标,通过优化光伏无功输出消除预测误差产生的影响,并增加了对日前优化的校正环节。同时,为了能在工业负荷和商业负荷占比较高的地区达到更好的优化效果,在无功优化中考虑了负荷静态电压特性,建立了考虑负荷特性的潮流计算模型,改善了优化效果。通过实例仿真表明,所提出的协调控制方法能够很好地消除预测误差对实时运行的影响,平抑电压波动,减少控制成本。     

Coordinated control for voltage regulation of distribution network voltage regulation by distributed energy storage systems

With more and more distributed photovoltaic (PV) plants access to the distribution system, whose structure is changing and becoming an active network. The traditional methods of voltage regulation may hardly adapt to this new situation. To address this problem, this paper presents a coordinated control method of distributed energy storage systems (DESSs) for voltage regulation in a distribution network. The influence of the voltage caused by the PV plant is analyzed in a simple distribution feeder at first. The voltage regulation areas corresponding to DESSs are divided by calculating and comparing the voltage sensitivity matrix. Then, a coordinated voltage control strategy is proposed for the DESSs. Finally, the simulation results of the IEEE 33-bus radial distribution network verify the effectiveness of the proposed coordinated control method.     

Coordinated control for voltage regulationof distribution network voltage regulationby distributed energy storage systems

With more and more distributed photovoltaic (PV) plants access to the distribution system, whose structure is changing and becoming an active network. The traditional methods of voltage regulation may hardly adapt to this new situation. To address this problem, this paper presents a coordinated control method of distributed energy storage systems (DESSs) for voltage regulation in a distribution network. The influence of the voltage caused by the PV plant is analyzed in a simple distribution feeder at first. The voltage regulation areas corresponding to DESSs are divided by calculating and comparing the voltage sensitivity matrix. Then, a coordinated voltage control strategy is proposed for the DESSs. Finally, the simulation results of the IEEE 33-bus radial distribution network verify the effectiveness of the proposed coordinated control method.