考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制

大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳控制技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压、电流的幅值和相角,采用三相四线制节点导纳矩阵建立了低压配电网的网络拓扑结构;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率的三相四线制线路多时段协同控制模型;通过复数变量拆分和模型凸化以降低三相四线制模型的求解难度,采用CPLEX算法包求出模型全局最优解。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。     

高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能质量治理方法

高功率密度分布式光伏的接入会引起配电网瞬时功率越限、电压越限、闪变等问题,同时光伏逆变器等电力电子设备规模化无序接入配电网造成的谐波污染,常引起不同节点之间谐波叠加和特定次数的谐波谐振,使配电网的电能质量问题更加多样。为此在配电网相应节点配置复合储能装置,成为解决这类电能质量问题的有效措施。本文提出了一种利用包括蓄电池和超级电容器在内的复合储能装置治理高功率密度分布式光伏接入配电网所引起的多样性电能质量问题的方法。首先,提出了节点电压偏差和电流总谐波畸变率等多目标电能质量治理约束指标;其次,在此基础上,构建了高功率密度分布式光伏接入配电网的复合储能选址定容优化模型,并采用改进多目标粒子群算法对该模型进行求解。最后,以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真验证,结果表明该方法在高功率密度分布式光伏接入的配电网电能质量治理问题中具有良好的效果。     

面向高密度分布式光伏接入配电网电能质量治理的节点灵敏度分析方法

复合储能装置是有效解决高功率密度分布式光伏接入配电网所导致的瞬时功率越限、电压越限、谐波污染等一系列电能质量问题的方法。在高功率密度分布式光伏接入配电网的条件下,复合储能装置可供选择的安装节点多,导致其选址定容的计算量大和效率低,本文提出了一种面向高功率密度分布式光伏接入配电网电能质量治理的节点灵敏度分析法,实现了复合储能装置选址定容的快速求解。首先,建立了包括节点电压偏差、电流总谐波畸变率以及安装成本等多目标优化函数的复合储能装置选址定容优化规划模型;其次,应用节点灵敏度分析方法,通过对所有节点进行预处理,缩小了待选安装节点个数,获得了复合储能装置优化规划模型可行的安装节点备选集合,从而在采用改进多目标粒子群算法进行模型求解的过程中,大大减小了计算量,提高了优化效率;最后,以IEEE 33节点配电系统为例进行了仿真验证,结果表明了节点灵敏度分析法的优越性。     

考虑光伏发电和储能系统调压能力的配电网储能容量优化配置

接入中低压配电网的高渗透分布式光伏发电易引起双向潮流现象,而现有无功补偿技术无法解决由此引起的配电网电压大范围波动问题。为此考虑到分布式光伏发电和储能系统的无功调节能力,研究通过协调控制储能系统和光伏发电输出的无功功率或有功功率实现配电网电压越限调节的方法,提出一种以配电网电压越限调节为目标的二层储能系统优化配置模型。内层优化模型以协调分布式光伏发电和储能系统的输出功率为前提,旨在消除电压越限;外层优化模型以全年电压越限分布最优为前提,旨在实现储能容量的最小化配置。利用差分进化算法对二层优化模型进行求解,并以IEEE33节点配电网为算例进行仿真。仿真结果验证了所提优化配置方法在改善配电网电压分布状况方面的效果。     

适应高比例户用光伏的中低压配电网集中–分布式协调控制

大量户用光伏并网使得中、低压配电网的电压越限、电压波动以及三相不平衡问题日益突出,该文研究中低压配电网多目标协调控制策略。首先,结合中、低压配电网的通信和计算能力,提出一种"中压集中式–低压分布式"的新型分层协调控制架构。其次,在中压层面基于三相最优潮流建立分钟级优化控制模型,以网损、三相不平衡度为目标,对中压分布式电源、静止无功发生器及PCC的有功无功输出进行优化。此外,在低压层面考虑PCC有功无功优化指令的快速跟踪与波动抑制、改善低压三相不平衡以及避免电压越限,提出秒级多目标分布式控制模型;同时,结合节点量测能力、指标状态以及指标优先级,建立多目标自适应协调策略。仿真结果表明,所提策略能协调低压储能和光伏逆变器为中压提供有功、无功灵活性,降低95%以上的PCC功率波动率(平均波动率不超过0.5%),将电压偏离度和三相不平衡限制在允许范围之内,同时改善了网络损耗。     

光伏接入对配电网电能质量的影响及 最大接入容量分析

利用DIg SILENT/Power Factory仿真软件,搭建了某地区10 k V配电网典型接线模型,从电压偏差、电压波动、三相电压不平衡和谐波畸变等方面分析了分布式光伏接入对该地区配电网电能质量的影响。针对不同的典型接线形式,以电能质量为约束计算了配电网的分布式光伏的最大接入容量。结果表明,分布式光伏在馈线末端接入时,对电能质量的影响最大;电能质量满足要求时,各类型配电网所允许接入的最大光伏容量为负荷的35%~50%,主要制约因素为电压偏差。     

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.     

大容量分布式光伏并网对配电网综合影响分析

为研究大容量分布式光伏并网对配电网的综合影响,基于广东某实际并网的分布式光伏项目的数据,搭建了DIg SILENT模型,分别从潮流和短路、谐波和三相不平衡度、电压波动等角度,对分布式光伏在不同并网点处并网前后配电网的表现进行仿真和对比分析。结果表明,为应对大规模分布式光伏发电接入配电网,需加强并网检测和控制并网容量,以保证配电网线路轻载甚至倒送、公共点功率因素偏低、短路电流增加和电能质量恶化等问题限制在规定允许范围内。     

电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估

针对多个三相不平衡配电网络,在不同位置接入分布式光伏,运用OpenDSS软件计算了分布式光伏接入配网后节点电压偏差及谐波电压畸变率。根据ANSI C84.1-2006稳态电压标准以及IEEE519-1992谐波标准对电压偏差和谐波电压畸变率进行约束,得出不同位置下稳态电压偏差和谐波约束下分布式光伏的最大渗透率,同时分析了线路调压器及光伏接入点短路容量与光伏渗透率的关系。研究结果表明,光伏渗透率与具体配电网的拓扑结构和线路参数相关,光伏接入点越靠近馈线首端,渗透率越大。同时考虑电压偏差和谐波约束下光伏渗透率至少能达到20%,并且使线路调压器与其下游接入的光伏发电功率协调配合也可显著提高光伏的渗透率。     

计及不确定性和谐波畸变的分布式电源最优配置

针对配网中存在谐波畸变,且存在多种不确定因素的问题,在分布式电源(distributed generator,DG)优化配置模型中考虑了谐波畸变限值,并利用区间数表示不确定因素。DG优化模型以DG成本电价、网络损耗及电压稳定性为指标,并在满足配网潮流安全性约束的基础上增加谐波畸变限值的约束,建立多目标优化模型。最后利用基于区间TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)算法定量分析不确定因素的影响,并与非劣排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm,NSGA)相结合求出DG最优配置方案。算例验证表明该方法可有效降低谐波畸变率,实现DG发电效益和供电质量的综合最优。     

考虑变流器四象限运行的不平衡配电网DESS两阶段优化配置

分布式储能(distributed energy storage system, DESS)可通过功率四象限运行以高效服务于配电网电压管理。现有以改善电压质量为导向的DESS优化配置研究缺乏对储能功率四象限运行和配网三相不平衡状态的全面考虑。为此,提出一种适用于不平衡配电网的功率四象限DESS两阶段优化配置方法。在选址阶段,基于三相牛顿-拉夫逊潮流算法提出全维电压灵敏度分析方法,从提升系统电压质量的角度深入探究DESS的最优选址。在定容阶段,考虑系统运行经济效益,以年均投运成本最低和节点电压偏差最小为优化目标建立了DESS经济运行模型,通过粒子群-灰狼优化算法进行求解。以改进IEEE33节点三相配电网为例开展算例分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型

含有高比例分布式电源和多种离散可调设备的主动配电网最优潮流问题,实质上是一种非凸、非线性混合整数优化问题,这类问题的求解速度较慢。文中提出了基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型,模型中考虑了三相变压器、具有三相耦合特性的分布式电源、分相调压器等设备的二次模型,以保证海森矩阵为常数。通过增加支路电流为待求变量,提出直角坐标系下三相变压器的二次模型,使优化模型的海森矩阵为常数阵,从而降低最优潮流的计算时间。构建了计及分布式电源三相功率耦合特征的配电网三相最优潮流模型,比较了二次罚函数和高斯罚函数对离散控制变量的处理效果,并应用预估—校正原对偶内点法对优化模型进行求解。同时,提出加入调压器的二级迭代最优潮流策略,从而进一步优化目标值。最后,通过算例验证了所建模型与所提方法的正确性与有效性。     

基于二阶锥松弛的三相不平衡配电网最优潮流研究

电动汽车与光伏发电系统大规模接入配电网使其内部的单相电源增加,负荷加重,加剧了单相运行问题。为保证电网供电质量,大量可调节单、三相补偿调节设备在电网中得到应用,因此对三相不平衡配电网最优潮流展开研究。对配电网三相不平衡条件下的最优潮流进行求解分析,建立了以有功损耗最小为优化目标的多时段配电网最优潮流模型。通过二阶锥规划将非凸非线性最优潮流模型变换为线性模型,在不损失精确度的情况下,降低求解难度,提高了求解效率。采用Pyomo建模工具以及Gurobi算法包对所建模型求解,并分析了潮流误差,验证了该方法的可行性与有效性。     

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。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。     

基于自适应权重PSO算法的分布式光伏并网极限容量计算

为了提高配电网接纳光伏的能力,保证配电网的安全运行和良好的电能质量,提出一种基于自适应权重粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的分布式光伏并网极限容量计算方法。综合考虑光伏接入容量、电压偏差、线路载流、谐波畸变率、不允许功率倒送的约束条件,建立分布式光伏并网极限容量计算模型;引入自适应惯性权重系数对传统PSO算法进行改进并对模型求解;在满足约束条件的前提下,计算不同规划方式下的分布式光伏并网极限容量,并分析接入后对配电网电能质量的影响。IEEE 69节点配电网模型的仿真结果表明:所提出的方法能够高效求解光伏并网极限容量问题,提高配电网对分布式光伏的接纳能力。     

基于矩阵范型的配电网三相谐波潮流算法

配电网的传统潮流算法主要是基于前推回代法,当综合考虑谐波和三相不平衡等电能质量问题时,算法复杂度激增,难以扩展新模型,且当电源类型出现转换时算法收敛性欠佳.基于牛顿-拉夫逊法三相基波潮流和三相谐波导纳网络,提出一种综合考虑电能质量问题、适用于各种网络结构的配电网三相潮流范型算法.综合运用矩阵内积、矩阵索引、关联矩阵等矩...