分散式风电AVC策略

传统的自动电压控制(AVC)策略主要针对风电场,且其关注点仅仅为并网点或远端单节点电压情况,并不适用于分散式风电,为此提出了改进AVC策略。改进的AVC策略选取配电网电压偏差最严重的节点作为控制节点进行无功整定得到无功指令值。结合分散式风电多点接入的特点并综合考虑多种分配算法,将无功分配算法分为3个层面:不同节点之间按灵敏度大小进行无功指令值分配;同一节点不同机组之间按机组无功容量分配无功指令值;双馈机组内部定子侧优先分配无功指令值。通过算例仿真验证了改进AVC策略的有效性与可靠性。与传统的AVC策略相比,改进AVC策略能够根据分散式风电接入配电网方式较为灵活的特点,充分利用多台风电机组的无功输出能力,有效地改善配电网电压水平。     

基于电压的自治微电网分布式协调控制

针对自治微电网中频率与有功需求没有直接联系的情况,结合不同微电源的特点,给出了以本地节点电压作为调节目标实现有功(无功)平衡的分布式控制策略。有功可控的主动式电源以其有功输出来调节节点电压,实现了电压水平在长时间尺度下的稳定;电压源模式的储能式电源维持其节点电压幅度和相位稳定,保证电压水平的短期稳定和无功平衡;工作在有功调压模式的储能式电源以其有功输出来维持其节点电压水平的短期稳定;清洁能源有功输出跟随外部有功输入。利用储能式电源电压设定与其储能水平的反比关系,实现储能式电源充放电的分布式控制。给出了基于上述控制策略的单元控制方法,并以仿真验证了控制策略和单元控制的有效性。     

考虑通信缺失情景的光伏集群分散式电压控制方法

针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题,以及当前电力通信网络难以实现对接入光伏集中控制的现状,提出了一种光伏集群分散式电压控制方法。根据预测数据对配电网进行集群划分,采用集群间的协调控制策略,以电压越限量和网络损耗加权值最小为优化目标,基于交替方向乘子法进行优化计算。在集群间通信缺失的情景下,基于无功-电压控制曲线自主调节分布式电源逆变器的无功输出,即通过集群内的电压控制策略解决通信中断时发生电压越限的问题。以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真分析,结果表明所提控制方法不仅对改善电压分布不均、降低网损、减轻控制器的计算负担具有积极的作用,还能在通信缺失的情景下具有良好的控制效果。     

提升无功调节能力的双馈式风力发电机转速变模式控制策略

分散式风电机组接入引起的配电网无功潮流变化易导致配电网出现电压偏差,由于配电网自身无功电压调节能力较弱,及时恢复母线电压到正常水平成为分散式风电机组的重要调节任务。提出一种以暂时牺牲最大风能追踪为代价的双馈式风电机组转速变模式控制策略。首先,以最大限度提高机组无功出力极限作为控制目标,寻求分散式风电机组向电网输送的无功功率最大值与风速、发电机转速间的关系,得到能使机组无功出力达到最大的发电机转速指令值;然后,根据控制目标及其他限制条件确定风电机组内部的无功分配方案;最后,结合传统控制算法制定双馈风力发电机转速变模式控制策略。PSCAD的仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

风电场无功与电压控制技术研究综述

随着风电场规模的增加和风电发电量在能源体系中的占比不断增大,电网对于风电场的电压稳定性要求越来越高。重点分析了风电场的实际运行现状,提炼总结了风电场无功与电压控制面临的关键问题,包括风电机组如何参与无功出力、大规模风电场的无功功率如何分配、风电场内部节点电压如何保持稳定、如何解决电压控制滞后、故障状态下的暂态电压控制策略等。针对这些问题,系统综述了国内外风电场无功与电压控制技术的方法和特点,从风电机组和无功补偿装置的特性、无功与电压稳态控制、内部节点电压控制、模型预测控制、故障状态下暂态控制等角度,阐述了风电场无功与电压控制技术的实现过程,为风电场安全稳定运行提供可靠的技术手段。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

挖掘光伏无功能力的配电网无功电压协调控制策略

在高渗透光伏接入多电压等级配电网中,针对低压分布式光伏无功能力没有被充分利用和高/中/低压配电网无功电压未整体协调优化的问题,提出了一种充分挖掘光伏无功能力的多电压层级配电网无功电压协调控制策略。在低压配电网中,对于暂不具备通信网络,无法实现统一调度的光伏逆变器,采用3种就地自主电压控制模式进行实时无功电压控制;在多电压层级配电网无功电压协调控制模型中,考虑包括具备通信网络的光伏逆变器在内的各种无功源,建立电压分区和主导节点选择模型,设计上层全局优化和下层分区优化的双层协调控制策略,该策略充分挖掘了光伏无功对配电网电压的调节能力,实现对整个配电网的无功电压精准控制。将所提策略应用于江苏某220 kV主变区域实际系统,验证了其无功电压控制和消纳光伏发电的优势。     

含大规模风电的电网AVC研究与应用

为满足大规模风电集中式接入下电网无功电压的控制要求,在电网自动电压控制(AVC)的基础上,研究实现风电区域无功电压的控制方法。首先改进传统支路电压稳定指标,建立仅依赖支路电压相量的在线静态电压稳定指标。在此基础上根据短期风功率变化趋势,分别建立考虑风电区域电压稳定的全网AVC联合优化模型和协调校正模型,并提出基于超短期风功率预测结果的风电并网点电压质量控制策略。应用于新疆电网的实际效果表明,所提出的无功电压控制方法在实现降低系统网损、维持负荷中心区域电压合格的同时,还有效地改善了风电区域的电压稳定性,提高了风电并网点的电压质量。     

主动配电网多级无功电压协调控制研究

分布式光伏大量接入配电网后电压越限问题成为影响电网安全稳定运行的关键因素。为了适应高渗透率、大规模分布式光伏的接入,提高系统调压能力,本文依据主动配电网内调压资源特性的不同,对其进行了分类分级处理,提出了主动配电网多级无功电压控制策略,即分别利用小容量分布式光伏、光伏电站无功、传统VQC装置和光伏电站有功实现系统一、二、三、四级调压。其中,针对小容量分布式光伏所采用的分散式就地控制策略,提出了基于并网点电压和光伏实际有功出力的cosφ(U、P)控制模型。最后,基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明本文所提出的四级调压策略,充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了VQC装置动作次数,并改善了配电网电压水平。     

交直流混合配电网分布式无功电压互动控制策略

交直流混合配电网的无功电压控制是保证其高效可靠运行的关键。为此,提出一种基于有限时间控制的分布式无功电压互动控制策略,在无集中控制器的架构下实现交流子网与直流子网间的无功电压互动支撑。该方法构建了分布式去中心化协同控制架构,利用有限时间控制实现多逆变器间的分布式一致性协同,同时保障无功功率增量的精确均分,避免多个下垂控制逆变器间的无功环流问题,进一步提高电压质量。相对于传统的一致性策略,所提出的策略收敛速度更快,且可适应系统各种扰动。为了验证该控制策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了交直流混合配电网仿真模型,在多种工况下验证了系统分布式互动支撑及无功均分策略的有效性和适应性。     

含多种分布式电源的直流配电网多模式调压策略

直流配电网凭借适于分布式电源接入等优势成为未来配电网的发展方向,其稳定运行控制策略是亟待解决的问题之一。该文以包含风电、光伏和储能系统的直流配电网为研究对象,提出了一种基于下垂控制的多模式调压策略。根据电压偏离额定值程度和各端调压能力,该策略将直流配电网的电压调节分为主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式,实现了多种工况下直流电压的分散自律控制。主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能系统按下垂特性调节直流电压,紧急调压模式则包括新能源降功率运行和负荷减载。此外,对蓄电池荷电状态达限值及直流电压偏差问题进行了研究,并提出了相应的解决方法。最后,利用Matlab/Simulink搭建了包含风电、光伏和蓄电池的六端环状直流配电网仿真平台,验证了所提调压策略的有效性。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性.因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通...     

含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略

无功功率—电压下垂与电压—无功功率下垂是多逆变器孤岛微网系统中两种典型的分布式电源无功控制方式。针对含异构分布式电源的微电网,提出了无功功率的分散分层控制策略:①通过改进空载电压,能够在阻抗不匹配的情况下实现无功功率的合理分配,并将公共连接点(PCC)电压恢复至额定值;②基于不同时间尺度搭建分层结构,能够满足微网静态和动态性能的需求;③摆脱传统控制中通信的制约,实现分布式电源即插即用效果。最后,小信号分析、时域仿真以及RT-LAB硬件在环仿真实验验证了控制策略的可行性和有效性。     

极端风况下风电场群电压协调控制策略

风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源,需要针对不同风况研究对应的电压控制策略。极端风况下风电场群运行状态变化巨大,而本地无功连续调节设备的闭环控制能力有限,故提出一种基于超短期风功率预测,能够分别对极端风况发生前、后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略;其优化算法能够将此非线性混合整数规划问题,通过考虑有功变化的无功-电压灵敏度方法,解耦成为一个包含混合整数线性规划和非线性代数方程组求解子问题的迭代过程。通过算例证明了传统闭环控制方法的局限性,以及本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性,为解决极端风况的高电压脱网问题提供一种有效方法。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

接入LCC-HVDC的双馈风电场孤岛启动与并网控制策略

接入常规高压直流输电(LCC-HVDC)的双馈风电场系统,在直流送端无电压支撑的条件下无法孤岛启动,在传统并网控制方法下也无法稳定运行。为实现系统的孤岛启动及并网后的稳定运行,提出了一种接入LCC-HVDC的双馈风电场孤岛启动与并网控制策略,包括基于分布式储能的电路拓扑、孤岛启动的时序以及启动时序中每阶段系统的控制方法。在电路拓扑中,由配置于若干双馈风电机组变流器直流母线的储能为系统启动提供能量。基于此,风电机组采用空载启动方式,并网后风电机组采用基于无功功率的频率控制,直流系统采用基于有功功率的电压控制,两者共同维持送端交流母线电压及频率稳定。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,系统不仅能够顺利完成孤岛启动,而且在正常工况下电压和频率能够维持稳定,从而验证了所提孤岛启动与并网控制策略的有效性。     

基于配电网无功优化的变速恒频双馈风电机群控制策略

针对接入地区配电网络的大规模变速恒频双馈风电机群与系统运行状况,基于单台风电机组的分段分层控制及配电网的无功优化思想,提出了变速恒频双馈风电机群并网运行的实时控制策略。并以北方某风电场及其接入系统为例,针对风速发生渐变扰动及系统侧某节点发生无功突变2种情况,对风电机群及其接入系统在该控制策略下的运行特性和关键节点的电压特性进行了仿真和分析。仿真结果说明该控制策略不但能保证风电机群最大限度地、安全地捕获风能,同时也能充分发挥机群的无功调节能力,平衡无功扰动,提高风电机群和接入系统的电压稳定性,实现全网的无功优化。