考虑电压质量与短路容量约束的分布式电源准入容量分析

在以风能、光伏为主要发电形式的分布式电源大量并网的趋势下,研究配电网接纳分布式电源的准入容量对电力系统运行调度人员意义重大。在充分考虑电压偏差与电压波动指标的前提下兼顾短路容量不越限,建立了以分布式电源接入容量最大为目标函数的优化模型。通过实际配电网算例,分析了不同类型的分布式电源以及不同接入容量对配电网的影响,给出了分布式风机和光伏不同输出特性组合下最大可接入容量边界。研究结果表明:分布式电源的接入对配电系统短路容量的影响有限,不会对传统的配电自动化系统产生实质的影响,电压偏差和电压波动约束是制约分布式电源准入容量的主要影响因素。     

分布式电源并网对配电网规划的影响研究

分布式电源的大规模并网对配电网安全运行产生了深刻的影响,本文就分布式电源并网对配电网规划中负荷预测、规划技术原则及配电网布局产生的影响进行了全面的分析,给出了负荷预测中对分布式电源处理方法的建议,明确了电网规划技术原则中对分布式电源并网电压等级、并网容量、并网接入方式及电能质量的要求,最后给出了分布式电源布局规划建议,为含分布式电源的配电网科学规划提供参考。     

分布式光伏电源与负荷分布接近条件下的可接入容量分析

为了给分布式光伏电源接入规划提供科学决策依据,建立了负荷和分布式光伏电源在各种分布下所引起的电压偏差和电压波动数学模型。在此基础上,以分布式光伏电源引起的最大电压上偏差和最大电压波动以及无分布式光伏电源时单纯由负载引起的最大电压下偏差为约束条件,推导出了6种负荷和分布式光伏电源容量沿馈线相同分布条件下能够满足电压质量要求的分布式光伏电源允许接入容量范围。以城市配电网和农村配电网的典型参数为例对所提出方法进行了分析和说明,结果表明所建议方法是可行的,并且能够有效得出允许接入的分布式光伏电源的容量范围。     

分布式光伏电源极端可接入容量极限研究

为了防止大量分布式光伏电源接入配电网后可能引起电压偏差和电压波动越限,建立了负荷和分布式光伏电源引起的电压偏差和电压波动的计算模型。并在此基础上定义了分布式光伏电源极端可接入容量极限的概念,即负荷为0的极端情况下不致引起电压偏差和电压波动问题的分布式光伏电源接入容量极限。推导了6种典型分布情况下线路电压偏差和电压波动不越限时所能允许接入的极端容量极限。针对10 k V典型线路,给出了不同线型下城市配电网和农村配电网中分布式光伏电源安全接入的极端容量极限值。结果表明,分布式光伏电源极端可接入容量极限是保守的限值,只要满足该容量极限,无论分布式光伏电源和负荷的如何分布情况,都不至于对配电网产生不可接受的电压偏差或电压波动。     

配电网接纳分布式光伏电源容量分析

针对配电网可接纳的分布式光伏电源容量的选取问题,以电压偏差、电压波动和光伏功率就地消纳为约束条件,以典型配电网可接纳的光伏电源容量为目标函数,分析10kV馈线和110kV变电站可接纳的最佳光伏电源容量,为大规模光伏电源接入电网的合理规划设计及运行管理提供依据。     

分布式光伏接入对配电网电能质量影响的研究

文章建立了分布式光伏电源接入配电网的仿真计算模型,对不同位置和不同并网容量下的分布式光伏接入 配电网进行了仿真分析,并从节点电压偏差和负荷电流谐波含量方面对不同接入情况下的配电网电能质量进行了分 析,获得了分布式光伏接入对配电网电能质量影响的规律。     

分布式电源仿真模型的一种功率变换方法

为深入研究分布式电源的并网运行特性,需要建立多个不同电压等级和并网容量的分布式电源仿真模型来满足配电网的并网要求。针对含有分布式电源的配电网的仿真,提出了一种分布式电源仿真模型的功率变换方法。对具有标准输出电压和功率的分布式电源进行电压电流变换后再接入电网,以适应配电网对不同电压等级和容量的分布式电源的要求。建立了功率变换器的仿真模型,并将其应用于光伏发电系统并网仿真算例中。仿真结果表明,该功率变换方法是有效的和可行的,能提高分布式电源仿真模型的通用性和实用性。     

分布式电源并网对配电网电压的影响研究

分布式电源(DG)接入配电网可以降低输电损耗,提高配电网供电可靠性,改善线路整体电压水平,是集中式电源的有效补充。但随着分布式电源容量的不断增大,也会带来配电网电压越限等问题,需要对其进行合理规划。基于馈线电压降落原理,从DG接入位置、接入容量、接入方式和运行方式四个方面分析了分布式电压并网对配电网电压分布的影响机理,包含电压越限及节点电压均衡问题。采用电力系统仿真软件DIg SILENT/Power Factory建立33节点系统模型,验证DG在四种并网方式下的配电网电压分布规律,并给出相应的改善措施。     

考虑多影响要素的分布式光伏接入配电网馈线位置及容量研究

文章针对光伏电源出力的波动性可能带来的配电网电压波动问题,结合光伏电源一次能源特性,开展了分布式光伏对配电网馈线电压波动影响机理的一般性分析,提出了10 kV馈线可接入的最大光伏容量的估算公式;在此基础上总结了包括接馈线结构、线路型号、供电范围、线路负荷分布等在内的并网相关影响因素,构建了综合考虑所提影响因素的分布式光伏接入配电网馈线典型场景。基于所提场景的仿真分析,给出了分布式光伏接入配电网馈线位置的推荐方案以及分布式光伏接入馈线的各影响因素影响大小的评估结果。     

光伏电源多接入点对配电网电压分布的影响

为明确光伏电源并网对配电网电压的影响,并给出合理的分布式光伏并网规划方案,利用仿真软件Matlab/Simulink建立光伏电源的发电受环境温度、光照强度等因素影响的模型,其输出功率具有不确定性,会导致光伏电源接入点的电压波动,幅度比较大。建立100 kWp光伏电源装置作为算例并入电网中,结合IEEE33节点配电系统进行仿真计算,分析光伏电源单点、多点接入容量的变化对配电网电压分布影响规律。该仿真分析结果可为配电网分布式光伏项目的规划建设提供科学的参考依据。     

计及多约束的多分布式电源接入配电网最大承载力分段算法

分布式电源(DG)大量并网给电能质量带来风险,评估DG接入配电网的最大承载力对DG规划具有指导意义。建立了多DG接入配电网承载力评估的优化模型:目标为DG并网容量最大,约束涉及电压偏移、电压波动、短路电流和继电保护的相关技术标准。针对该模型,提出了基于约束指标相对于DG容量灵敏度的单约束和多约束协调分段计算方法。基于不同的DG初始值,分段计算可分别采用倒推和顺推2种计算流程进行。最后计算分析了辐射型配电网在多约束多个不同类型DG情况下的系统最大承载力,表明了所提方法在计算精度和效率方面的优越性。     

A theory of maximum capacity of distributed generators connected to a distribution system using electric power density model

Recently, the number of distributed generators (DGs) connected to distribution systems has been increasing. System operators should know the maximum capacity of DGs that can be connected without problems to one feeder of the system in order to control the system appropriately. Many studies of the maximum capacity of the DG have been presented, but they have produced limited results calculated by a typical or average‐value model. However, many DGs will access one feeder if deregulation of the electric power industry is accelerated in the near future. In order to deal with this situation, the authors have derived a general formula to calculate the range of the maximum DG capacity per feeder. Copyright © 2004 Wiley Periodicals, Inc. In order to deal with sets of DGs that are dispersed completely on the distribution line, the authors have derived a differential equation for the complex power and one for the voltage drop, which are expressed as functions of distance from the substation. The general formula to calculate the range of the maximum DG capacity connected to the system is determined by solving these equations under the constraints of the line voltage, the line current, and the power factor of the DGs. By a numerical analysis, the authors have calculated the maximum capacity of DGs depending on many parameters, such as the length of the feeder, the DG power factor, and the like. In a short‐length system, the maximum DG capacity is governed by the current constraint, but in a long length system, it is governed by the upper voltage constraint. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(3): 18–28, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20330     

Maximum capacity of distributed generators connected to a distribution system with a step voltage regulator,as determined with an electric power density model

In a distribution system containing a step voltage regulator (SVR), the maximum capacity of distributed generators (DGs) is calculated for DGs completely dispersed on a distribution line. The maximum capacity of the DGs is calculated under the constraint of an upper or lower voltage regulation value and an allowable current value by using voltage and current profiles expressed analytically in terms of our proposed power density model. As the voltage control method for the SVRs, we consider the conventional SVR, whose transformation ratio is fixed to 1 if it detects reverse power flow, and a reverse power flow SVR which operates appropriately even if it detects reverse power flow. Calculation of the maximum capacity of DGs with respect to the power factor of the DGs indicates which parameters, including the power factor of the DGs, the distribution of the DGs, and the load, influence the maximum DG capacity. Calculation of the maximum capacity of DGs versus the system length indicates that the constraints can be subdivided into two modes in the conventional SVR and four modes in the reverse power flow SVR. The maximum DG capacity in the system with a reverse power flow SVR is larger than that in a system with the conventional SVR. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 165(4): 41–51, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20591     

考虑静态安全约束的分布式电源准入容量计算

分布式电源的接入给配电网带来了一系列影响,在大量分布式电源亟待并网运行的趋势下,研究一个系统能够承受的分布式电源容量具有重要意义。该文分析了分布式电源对配电网电压分布和线路潮流的影响以及分布式电源并网位置和功率因数对准入容量的影响,从电力系统静态安全约束的角度出发,建立了计算分布式电源准入容量的数学模型。对于多个分布式电源的情况,提出了准入容量计算的双层优化模型和相应的优化求解算法,并通过对实际配电系统进行分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于二分法的本地控制改善含分布式电源配电网电压质量

为了改善含分布式电源配电网的电压质量并避免控制策略对通信系统的依赖,提出一种基于本地控制的分布式电源控制方法。根据分布式电源并网点的实时电压采集值,控制相应分布式电源的有功出力和无功出力适当增大或减小,结合控制效果并采用二分法反复调节控制量,最终将并网点电压控制在电压偏差允许范围内。在对分布式电源的本地控制中,在有功功率最大功率跟踪的前提下,优先利用逆变器的剩余容量进行无功功率调节,若仍不奏效再适当削减有功功率输出。密切监视分布式电源的运行环境,一旦条件允许则及时增大有功功率输出以最大限度地利用自然资源。以IEEE33节点的配电网为例,对所建议的方法进行了分析和验证。结果表明了所建议的控制方法的可行性和有效性,对含分布式电源配电网的电压质量的改善效果明显。     

计及逆变型分布式电源控制特性的配电网故障分析方法

随着分布式电源(DG)的大量接入,DG的故障穿越行为对配电网的故障特性影响很大。而传统的等值模型均未计及DG的控制策略,从而造成含DG的配电网故障分析存在不可忽略的局限性。为此,文中在系统分析DG控制策略和动作行为的基础上,建立了计及控制策略的逆变器并网方式下DG压控电流源等值模型,更加真实地体现出DG故障电流的输出特性。在此基础上,通过建立故障前后电网支路电流和节点电压关系方程,推导出故障穿越时DG输出电流与公共连接点电压的求解方程组,从而建立故障精确分析方法。最后,基于DIgSILENT建立含DG的10kV配电网仿真模型,验证了所述方法的正确性和有效性。     

Comparison of optimal DG allocation methods in radial distribution systems based on sensitivity approaches

Integration of renewable energy based distributed generation (DG) units provides potential benefits to conventional distribution systems. The power injections from renewable DG units located close to the load centers provide an opportunity for system voltage support, reduction in energy losses, and reliability improvement. Therefore, the location of DG units should be carefully determined with the consideration of different planning incentives. This paper presents a comparison of novel, combined loss sensitivity, index vector, and voltage sensitivity index methods for optimal location and sizing of distributed generation (DG) in a distribution network. The main contribution of the paper is: (i) location of DGs based on existing sensitivity methods, (ii) proposing combined power loss sensitivity based method for DG location, (iii) modified Novel method for DG location, (iv) comparison of sensitivity methods for DG location and their size calculations, and (v) cost of losses and determining cost of power obtained from DGs and the comparison of methods at unity and lagging power factors. The results show the importance of installing the suitable size of DG at the suitable location. The results are obtained with all sensitivity based methods on the IEEE 33-bus and 69-bus systems.     

分布式电源接入配电网的经济效益及电压稳定性

借助于回归分析方法将配电网和主网联系起来,基于实时电价理论构建了DG接入配电网的经济效益及配电网电压稳定性分析模型。以IEEE30系统节点8下属配电网接入4个DG为例,定量分析了6个典型日内DG接入前后主配网经济效益及配电网电压稳定性。结果表明：DG合理接入后,终端电力用户的支付电价下降,能够有效消除可能出现的输电阻塞;主配网网损率明显下降,提高了电力输送效率;主配网购电成本显著下降,提高了市场运行效率;高峰时段DG因相对低成本而全额发电,能获得较高的利润;配电网电压稳定性明显增强。随着分布式发电技术的成熟,其成本将会不断下降,DG会因具有成本优势和地理位置优势而成为传统电网的有效补充。     

Development of Three-Phase Unbalanced Power Flow Using PV and PQ Models for Distributed Generation and Study of the Impact of DG Models

With the increased installations of distributed generators (DGs) within power systems, load flow analysis of distribution systems needs special models and algorithms to handle multiple sources. In this paper, the development of an unbalanced three-phase load flow algorithm that can handle multiple sources is described. This software is capable of switching the DG mode of operation from constant voltage to constant power factor. The algorithm to achieve this in the presence of multiple DGs is proposed. Shipboard power systems (SPS) have other special characteristics apart from multiple sources, which make the load flow difficult to converge. The developed software is verified for a distribution system without DG using the Radial Distribution Analysis Package (RDAP). The developed software analyzes an IEEE test case and an icebreaker ship system. System studies for the IEEE 37-node feeder without the regulator show the effect of different models and varying DG penetration related to the increase in loading. System losses and voltage deviations are compared.     

光伏DG接入配电网及微电网的过电压自动调节方法研究

针对光伏DG接入配电网因过电压而导致渗透率低的问题、微电网离网运行期间过电压问题,以及微电网在非计划孤岛状态下并网转离网暂态过电压问题,提出一种P/U下垂调节方法。当光伏DG接入配电网,该方法能避免光伏DG因过电压而退出运行。当光伏DG接入离网运行微电网,因负荷减少、DG出力增加等因素而导致过电压时,该方法可以实现无通信互连线的稳态离网能量平衡。当含光伏DG的微电网在并网转离网期间,该方法能够解决暂态过电压问题。首先推导电压偏差公式并分析过电压产生机理。其次介绍P-U下垂调节方法原理。最后为验证方法可行性,以光伏DG接入配电网为算例分析对象,搭建Matlab/Simulink仿真模型,并在逆变器样机上进行试验验证。结果表明P-U下垂调节方法可行有效。