基于边缘自治决策终端的台区柔性直流互联控制系统

随着我国“双碳”发展战略以及建设新型电力系统等重大战略的实施,传统的无源配电网正逐渐转变为有 源配电网.为了满足分布式光伏高比例接入和高效消纳,就地实现配电网源荷平衡,提出了一种基于边缘自治决策终 端的台区低压柔性直流互联控制技术,通过低压柔性直流互联改造,利用边缘自治决策终端装置的灵活、快速功率调 节特性,不仅使得台区内部原有负荷的正常使用得到保证,同时有力地解决了相邻台区间的负载率不均衡等问题,满 足负荷增长的需求,有效提升了配电网供电可靠性.     

考虑分布式光伏的低压台区线损异常辨识方法

低压配电网线损异常的辨识一直以来都非常困难,分布式光伏大量接入配电网,改变了配电网的潮流分布,更加大了低压配电网线损异常的辨识难度。提出了一种针对分布式光伏接入台区线损异常的辨识方法。首先对分布式光伏接入台区开展光伏出力等因素与线损率的灰色关联度计算,找寻光伏相关因素与线损率关联性。其次根据关联性的强弱选择合适的指标进行k-means聚类,并依据聚类结果进行离群点检测,判断台区是否有线损异常的可能性。最后通过对离群点所在簇进行时间离散度分析,得出台区的异常系数,根据异常系数进行线损异常判断。通过对含分布式光伏的典型台区进行验证分析,结果表明：该方法能够有效辨识分布式光伏接入台区的线损是否异常。     

光伏发电接入对配电网低压台区线损的影响

随着可再生能源的不断开发,越来越多的光伏发电接入配电网,而光伏发电的不稳定性会对配电网的稳定造成影响。为此,针对光伏发电对配电网低压台区线损的影响,建立了电源接入模型并进行了仿真计算。     

特约主编寄语

随着新型电力系统建设的不断深入，高比例的光伏、风电等直流型分布式电源陆续接入配电网，电动汽车、储能等直流用户日益增长，配电网的源荷储直流特征愈发明显。为应对配电网的直流化趋势，传统交流配用电系统需要增加转换环节进行衔接，降低了配电网的供电可靠性、电能质量以及整体效率。在此背景下，构建高效、低耗、可靠的中低压直流配用电系统是实现直流型源荷灵活接入和高效匹配，提供安全、灵活、高效供电服务的重要途径。面对中低压直流配用电系统应用场景不明晰、电力电子化程度高、控制与保护复杂等新问题，亟须开展中低压直流配用电系统规划与评估、优化运行与保护控制、关键装备及系统等研究。     

含分布式光伏的配变台区无功协调控制策略

目前,配变台区大量分布式光伏的接入导致电压抬升甚至越限,对配电网设备和用户用电设备安全造成威胁。为此,提出按电压灵敏度将配电网的光伏用户进行分区的协调控制策略,来解决低压台区的电压控制问题。首先,介绍了基于灵敏度数值的分区原则;然后,定义了台区无功协调控制方式优先级,依次为光伏逆变器自身的无功自治控制、沿馈线其余逆变器的无功协调控制、变压器有载调压抽头调节和削减光伏有功功率出力;最后,搭建含光伏发电系统的低压配变台区线路模型进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法

间歇强的分布式光伏规模化接入配电网台区具有点多面广、分散无序的特点,导致其接入方案的选址定容难,为此,考虑配电网台区接纳分布式光伏的能力,提出了一种规模化分布式光伏接入配电网的鲁棒优化规划模型。首先,设计了分布式光伏接入配电网台区的拓扑分析方法,并构建以成本最小为目标的分布式光伏接入配电网的规划模型。其次,应用鲁棒优化方法处理分布式光伏出力的不确定性,并利用遗传算法对规划模型求解,实现了一次求解即可获知分布式光伏的最佳接入点以及最优安装容量。最后,通过IEEE 33节点配电网案例,验证了所提模型在改善电能质量,提高模型优化速度方面的有效性。     

计及综合因素的光伏接入配电网优选研究

光伏的接入改变了配电网结构,突破了传统电源向配电网单相供电的格局,改变了系统潮流,从而不可避免地会对配电网的电压质量、经济指标和安全性能产生影响。针对光伏接入配电网可能带来的诸多影响,文中提出了一种基于交互式决策数学模型的多目标优化方法。首先,推导光伏在不同接入位置、不同接入容量、密集和分散接入时对台区电压、线路损耗和电压稳定性的变化规律;其次,建立了光伏接入的优选模型;最后,分析接入光伏对配电网关键指标的影响,求解出光伏接入的最优选方案。由德31德都北馈线的分析结果可知,该方法能为光伏发电项目的规划设计提供理论依据。     

光伏发电直流接入与消纳的方案设计和工程实践

随着柔性直流技术的发展，配电网领域源-网-荷的构建方式更加丰富，可实现集中式光伏直流并网、数据中心直流供电等新型电网模式。依托张北交直流配电网及柔性变电站示范工程，介绍光伏发电站直流并网方案以及工程实施途径，同时，设计了数据中心直流供电的接线方式，计算了供电可靠性。在此基础上，对比直流配电网和传统交流配电网，从电能传输效率、供电可靠性、电能质量等方面体现了直流配电网的优势。示范工程实现了光伏发电直流接入与消纳，设计成果和实践经验可为同类工程提供参考。     

信息物理环境下基于电力电子变压器的跨台区光伏消纳策略

高比例光伏接入低压配电网易导致潮流反转和电压越限问题。在基于电力电子变压器(PET)互联的交直流配电网中,通过PET之间的功率互济实现光伏消纳,可有效降低潮流反转和电压越限的概率,如何协调交互功率是关键问题。配电网信息物理系统(CPS)集中控制可实现优化分配,但大规模配电网中难以保证通信质量。为此,提出了一种基于改进下垂特性的双模式自适应控制(DBAC)方法,以直流母线电压为全局变量,以各台区PET的端口状态为局部变量,通过引入传输因子,实现PET端口在发送或接收功率模式之间的平滑切换;通过引入不平衡因子,实现光伏功率在接收台区之间按需分配;无需跨台区通信和集中控制,即可实现跨台区PET之间的功率互济。为了验证所提策略的正确性和有效性,构建了由先进配电网小步长仿真机、OPNET和配电主站组成的配电网CPS仿真平台,建立了基于PET的交直流配电网信息物理模型。仿真算例的结果验证了所提DBAC方法可实现高比例光伏跨台区消纳。     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

满足电能质量限值的分布式光伏极限峰值容量计算

随着分布式光伏在中低压配电网分散性大量接入,配电网电能质量问题日益突出,配电网馈线可接入分布式光伏极限容量成为了焦点问题。文中探求分布式光伏接入中低压配电网对电能质量的影响因素和影响程度,提出了基于电流注入法满足电能质量限值的极限峰值容量优化计算模型。该模型以多个电能质量指标的国家标准作为优化限值约束,对新建或扩容等多种情况均能有效给出分布式电源接入极限峰值容量。通过IEEE 33节点系统和实际配电网LCX系统的算例分析,验证了模型计算结果的有效性和实用性。针对10kV典型线路,依据不同分区的不同线型给出了满足电能质量限值的分布式光伏安全可接入极限容量,为供电企业校核分布式光伏接入并网申请时提供参考。     

集中光伏电源接入对低压配电网电压的影响

以分布式光伏电源（PV）接入低压配电网后对线路电压产生影响为研究对象,理论分析PV接入配电网的电压损耗模型,提出一种功率分布函数法,并应用于电压损耗建模中。根据电压损耗模型,通过算例研究PV在不同接线方式、系统不同负荷运行方式下对低压配电网电压的影响,结果表明低压母线最大负荷运行方式电压损耗情况优于最小运行方式,PV专线接入配电网方式的电压损耗情况优于T接入接线方式,光伏有功功率接线位置距离台区母线越远,电压损耗问题越明显,这些为光伏电源接入配电网后的有效利用提供参考。     

低压台区柔性互联系统跨台区功率互济策略

高比例分布式光伏接入低压配电网易导致功率倒送和电压越限问题。构建低压台区柔性互联系统并通过各台区间功率互济可以实现光伏消纳,有效降低功率倒送和电压越限的概率。如何协调交互各台区间功率是核心问题。为此,提出一种基于改进下垂算法的自适应控制策略,通过引入传输因子和换向/修正因子,实现台区在输出功率和接收功率的状态间平滑切换,并可依据台区以及直流系统运行工况维持功率传输方向。通过引入分配系数,实现功率在台区间的按需分配,无须通信即可实现跨台区功率互济。为验证所提策略的正确性和有效性,利用RT-LAB全时数字仿真平台,以宁夏某地区低压柔性直流台区示范点架构为基础,搭建低压台区柔性互联系统仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可有效实现跨台区功率互济。     

直流配电网关键技术及展望

直流配电网凭借其与分布式发电及储能系统灵活的接入方式,同时降低设备投资、提高用户电能质量和供电可靠性等独有的优势逐渐引起国内外学者的关注。交直流同线馈送方式的提出在现有输电线的基础上通过直流部分的有功功率和交流配电网盈亏调剂,实现全网的功率平衡;专家PID控制为直直变换的控制方法提出了新思路;部分保护设备可与低压配网中广泛应用的传统保护设备整合。同时对现已开展的典型案例进行分析、预测,总结了国内外针对低压直流配电网的研究状况,详尽地说明了直流配电网技术的可行性、技术难题与应用前景。     

考虑高渗透率光伏接入的分布式储能优化配置

针对当前分布式储能的优化配置研究不适合大规模光伏接入的问题,提出了一种考虑规模化分布式光伏出力特性的储能优化配置方法。该方法采用蒙特卡洛模拟法随机模拟不同光伏接入场景,从而得到配电网允许接入的分布式光伏最大装机容量;基于相关土地规划,估算分布式光伏潜在装机容量;针对负荷曲线和光伏出力曲线进行潮流计算,根据电压越限程度确定分布式储能总功率及总电量。以一个低压台区为例,对整个优化配置方法进行了说明,可用于指导未来分布式储能的规划和建设。     

不停电运维智能量测低压配电箱的研发

针对目前传统低压配电箱存在的问题,研发了一种支持不停电运维的智能量测低压配电箱,并对关键技术进行了研究。通过在一个台区的示范应用,验证了智能量测低压配电箱能实现动态反映台区低压配电网拓扑结构(低压支线图),实时反映电能量测量数据和台区线损数据,为低压配电箱智慧运维、降低台区线损、提高供电质量提供有力支持。     

计及分布式光伏配电网供电能力计算方法

分布式电源接入配电网后可以提高供电能力。提出了一种可以有效计及分布式光伏出力的配电网供电能力计算方法,通过将分布式光伏简化为一台特殊的变压器,降低了配电网供电能力分析的复杂性;采用蒙特卡洛仿真计算分布式光伏和传统变压器联网运行的可靠性指标;通过“N-1”校验,确定配电网的供电能力。算例表明：该方法可以明确计算分布式光伏对供电能力的提升作用。     

含分布式光伏的中压直流配电网接地故障暂态特性分析

针对分布式光伏接入直流配电网后故障电流分布呈现新特征的问题,以含分布式光伏的中压直流配电网为研究对象,分析直流母线发生单极接地故障时的故障暂态特征和影响机理。单极接地故障响应过程可以分为直流侧电容放电、光伏电源多回路供电、光伏电源续流以及电感续流4个阶段,并根据4个阶段的暂态特性推导得到了各故障阶段中各个变换器直流侧电容电压以及故障电流的时域表达式。通过分析故障电流的典型特征可以发现单极接地的故障电阻大小对故障电流的幅值和到达峰值的时间影响较大。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建含分布式光伏的±10 kV双端供电型直流配电网仿真模型,验证了含分布式光伏的中压直流配电网单极接地故障暂态特性理论分析的正确性。     

低压直流配电系统在农村地区的应用研究

能源变革的大环境下,如何实现包括太阳能光伏资源在内的分布式清洁能源的高效利用逐渐成为热点问题。鉴于分布式发电大多具有直流属性,尝试在光伏丰富的农村地区,以低压直流配用电方式,实现新能源网络的构建。在对直流配电安全性、供电可靠性、经济性方面应用优势分析的基础上,就直流配电网实际运行中的网络拓扑、电压等级、核心电力电子装置等关键问题进行了研讨,提出了实用性强、可靠性高的农村低压直流配用电方案。根据低压直流配电系统的实际运行结果,低压直流配电系统具备一定的应用推广价值。     

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。