计及分布式电源无功出力的ISFLA算法配电网无功优化

摘要： 针对含分布式电源的配电网无功优化的特点,将分布式电源的无功调节能力和传统无功调压手段相结合,研究了考虑分布式电源无功调节能力的配电网无功优化模型和算法。针对分布式电源出力的随机性,采用场景概率的决策方法计算分布式电源的出力情况和对应无功功率极限,以网损最小和节点电压越限惩罚作为目标函数。提出了基于免疫蛙跳算法（ISFLA）的无功优化算法,该算法通过在混合蛙跳算法（SFLA）的算法框架中引入克隆选择算法（CSA）,在蛙群混合后选择较优解进行克隆、变异和选择,克服了SFLA局部搜索能力弱的特点。利用改进IEEE33节点系统作为算例仿真分析,结果验证了模型及算法的有效性。     

含高渗透率分布式电源的配电网多目标无功分区及主导节点选择方法

风力、光伏等可再生分布式电源(DG)的大规模接入给配电网电压无功控制带来新的挑战。不恰当的无功控制可能增加线路中无功功率的流动,导致网络损耗增大,而合理的无功分区以及主导节点选择能够帮助实现网络中无功功率的就地平衡和分布式控制。文章基于区域无功平衡、区域内强耦合、区域间弱耦合及无功储备四项指标,提出了一种适合于有源配电网的多目标无功分区优化方法,实现了无功资源的合理分配。针对配电网量测不足的实际情况,综合考虑可控性和可观性提出了区域内主导节点的选取方法。算例采用改进IEEE 33节点系统,通过分布式控制策略验证了所提出分区方法和主导节点选取方法的有效性和优越性,同时对分区结果的各项指标进行了比较分析。     

考虑风电场无功调节能力的无功电压控制分区方法研究

分析双馈型风电机组(DFIG)风电场的P-Q容量曲线,提出同时考虑区域电气距离和区域内静态无功平衡的含风电场电力系统无功电压控制分区方法,对处理含DFIG方案,并结合New-England 39节点系统来验证方法的有效性。在无功控制分区过程中引入负荷被控空间的概念,采用先无功源节点聚类,后负荷节点归类的两阶段无功控制分区方法,有效解决了因风电有功出力影响其无功容量而带来的分区连通性和无功平衡问题。     

基于变功率因数的分散式风电场优化运行策略

提出一种考虑负荷类型和风电机组无功极限的分散式风电场优化运行策略。建立基于静态电压特性的典型负荷通用模型;挖掘分散式风电机组无功能力,采用机端并联电容器平衡并提高双馈感应发电机无功调节能力;分析风电机组功率因数对配电网各节点电压、有功和无功网损影响规律;在此基础上,提出基于改进萤火虫算法的分散式风电场最优功率因数运行方法。基于IEEE-33节点模型进行仿真计算,结果表明:分散式风电场小范围功率因数优化调节可有效减小配电网网损,提高电压稳定性。     

基于光伏电站有功出力DE求解的无功优化控制策略

文章在分析光伏电站的有功出力对其无功电压和有功损耗影响的基础上,综合考虑光伏逆变器和SVG的无功调节能力,提出一种基于光伏电站有功出力的无功优化控制策略。以光伏电站内部电压偏差最小和有功损耗最小为优化目标建立多目标优化模型,运用模糊理论将其处理为单目标优化模型,最后采用差分进化算法进行求解。经算例仿真,验证了所提策略的可行性和优越性。     

交直流区外来电背景下上海电网无功问题

在交直流区外来电背景下研究上海电网无功问题并重点分析静态无功电压控制、容性无功平衡、正常方式及直流小方式下的系统感性无功平衡。利用电压稳定极限和裕度指标来研究上海电网的动态无功电压控制,并给出提高上海电网动态无功储备能力以及利用直流本身特性实现直流系统相互协调控制的措施。为上海电网动态无功及电压控制研究提供参考。     

基于多场景含双馈风机的配电网无功优化

针对含双馈风机的配电网无功优化问题,采用拉丁超立方采样和场景削减技术,得到多场景下的风速及场景概率。根据风速获得风机有功功率,并结合转子侧最大电流限制条件确定无功出力范围,将双馈风机的连续可调节无功出力作为控制变量,建立以有功网损和电压偏移最小为目标的无功优化模型,采用自适应栅格多目标粒子群优化算法进行求解,获取Pareto解集,并用熵权法确定最终的无功优化方案。应用IEEE 33节点配电网进行测试,验证所提方法的有效性和可行性。     

一种改进的双馈电机解耦控制方法

在双馈电机定子磁链定向控制系统中,针对传统稳态下电压前馈补偿存在转子电流d、q分量小幅振荡问题,设计了一种改进的考虑定子磁链微分在内的电压前馈补偿解耦控制方法。仿真结果表明,该方法解耦控制效果良好,改善了定子无功调节对系统稳定性的影响,抑制了磁链和转速的振荡,增大了无功调节范围,对于提高系统的稳定性意义重大。     

含双馈感应风电机组的配电网无功优化

考虑传统无功调节设备调节次数限制和双馈感应电机无功容量限制等约束条件,提出一种基于双馈感应电机与传统无功调节设备协调控制的分时段分层无功优化策略。首先,该策略采用谱系聚类算法对预测等效负荷曲线进行分段;其次,在每个时段采用分层调控策略进行无功优化,建立以网损和平均电压偏离度之和为目标函数的无功优化模型,上层利用改进粒子群算法计算出包括双馈感应机组在内的各种无功调节设备的优化运行状态,并预先对变压器、电容器动作;在此基础上,下层利用双馈感应机组的无功调节能力对上层优化得出的并网点电压进行自动跟踪控制,由此实现了每个时段内接入点电压控制和全局无功优化相结合,最后以IEEE33节点配电系统为算例来验证上述策略的有效性。     

考虑抑制连锁脱网的风电汇集区域多无功源协调控制策略

风电汇集区域无功支撑能力较弱,电压问题日益突出,若配置的STATCOM动态无功储备不足,不能快速响应电压变化,易导致风电场发生连锁脱网事故。为此,基于风电汇集区域的电压状态,提出3种状态下不同无功源的协调控制策略,即正常状态下利用静态无功装置置换出动态无功装置的无功功率,提高动态无功储备、警戒状态下调整风电出力校正电压越限情况、紧急状态下利用STATCOM快速提供无功电压支撑。某实际风电汇集区域电网的仿真结果表明,该策略能够提高动态无功储备,有效抑制风电场连锁脱网。     

考虑多无功源的分散式风电场多时间尺度无功协调控制

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但其多点接入、无法集中无功补偿等特点对传统风电场无功控制模式带来挑战。文章针对风电场无功平衡和电压稳定性问题,提出了一种考虑多无功源的分散式风电场多时间尺度无功协调控制策略。首先,提出了考虑网侧和转子侧变流器限制的无功功率控制策略,并在机端并联电容器,增加了无功功率输出能力;其次,针对不同响应时间常数的无功补偿设备,提出多时间尺度协调控制离散补偿设备、静止无功发生器与风电机组的并网点无功补偿策略;最后,实际工程算例证明了所提策略在故障条件下有效提高了分散式风电场无功功率调节能力,减小了并网点电压跌落幅度。     

考虑风电接入的电压控制区域修正方法研究

传统的电压控制区域（VCA）划分会随风电出力的波动而发生变化,为了获得能够适应各种风电出力的稳定分区,提出一种考虑风电接入下电压控制区域的修正方法。首先,为了研究风电出力的波动性对分区的影响,将风电出力概率分布离散化为多个场景,研究每个出力场景下的潮流、分区。其次,利用雅可比子矩阵建立含有功因素的灵敏度矩阵与电气距离矩阵,采用凝聚的层次聚类法对风电出力不同断面条件下的PQ节点分区。通过Q-V曲线的极小值将与PQ节点无功限值一致的发电机组也归为一组,再利用灵敏度法将剩余的PV节点逐次划分获得全网分区。最后,通过识别VCA边界,利用断线分析法将电压波动不一致的边界节点重新划分,从而提升区域之间的电压解耦程度,实现区域的拓扑优化。将IEEE39节点系统处理为多个风电出力场景,并对每个场景的出力断面进行仿真分析。结果表明,所提方法能合理体现由于风电出力波动导致的分区变化,并可修正不同出力场景下的分区变化,可为系统各区域的电压稳定控制提供条件。     

双馈风力发电机无速度传感器矢量控制

针对风力发电系统中的双馈电机提出一种转子感应电势定向矢量控制方法。通过调节双馈电机转子侧的瞬时有功电流和无功电流，实现对电机力矩和转子侧励磁电流的调节，进而实现双馈电机无功功率调节。在控制过程中只需检测交流侧电流电压，不需要位置传感器，所以可以应用无速度传感器。最终通过仿真试验证明该方法的正确性和实用性。     

变论域模糊控制的无刷双馈风机调速系统的仿真研究

基于无刷双馈电机具有结构简单、所需变频器小等优点,根据无刷双馈电机基于转子速d-q双同步坐标系下的数学模型,借助Matlab/Simulink仿真软件搭建了无刷双馈电机的仿真模型,提出和设计了变论域模糊控制器并用于无刷双馈电机的转速调节.仿真结果表明,该控制方法有助于提高调速系统的调节时间、增强系统鲁棒性.     

基于S函数的并网型交流励磁双馈电机风力发电系统研究

介绍了交流励磁变速恒频双馈电机的运行原理,推导了双馈电机在发电机惯例下的数学模型,采用S函数实现了双馈电机动态系统的状态方程数学描述,并使其和Simulink解法器进行交互.变速恒频双馈电机风力发电是一个受并网前后发电机运行状况影响的暂态过程,利用S函数编写双馈电机的仿真程序,建立了空载运行和发电运行的变速恒频双馈电机风力发电子系统模型,在仿真过程中可对双馈电机进行精确控制,然后对其进行了系统整合,最后对系统在不同工况下的响应特性进行了仿真研究.变速恒频双馈电机风力发电系统的仿真与理论分析高度一致,同时,仿真结果验证了系统对转速突变和电网电压跌落工况的有效性.     

基于改进粒子群算法含双馈风电机组 配网无功优化研究

针对风电机组并网后对配电网无功补偿产生的影响,从双馈风电机组自身的有功、无功输出特性出发,基于场景概率的方法计算风力机组出力情况,以网损最小为目标函数寻求优化求解方法。利用改进粒子群算法来实现系统接入双馈风电机组后的无功优化,在Matlab 2013b软件中构造IEEE33节点模型并利用该算法求解。结果表明,双馈风电机组在参与系统无功优化时具有良好的性能,验证了该改进算法的有效性     

考虑分布式电源出力随机性的配电网无功优化策略

随着大量出力随机波动型的分布式电源并入配电网中，使得基于并联电容器等静态无功补偿装置的无功调节方式不能满足新的配电网络结构下的无功优化要求。提出了一种利用SVG动态无功补偿以稳定其并网点电压的无功控制策略，并详细分析了SVG容量的选取方法。在此基础上，提出了一种含有出力随机型及其他不同类型分布式电源的配电网无功优化策略，并利用改进的粒子群算法，充分验证了所提出方法的可行性及改进粒子群算法的快速有效性。     

基于改进模型预测控制的“大机小网”下火电-光伏-抽水蓄能优化调度

光伏大规模接入加剧了"大机小网"电网的结构性问题,导致传统单断面优化调度难以实现最优运行。提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的多时间尺度火电-光伏-抽水蓄能联合优化调度模型。即对于日前优化调度,在系统运行成本中引入了光伏未消纳量和火电污染物排放量形成多目标函数;对于日内滚动优化,以跟踪日前计划值为目标,考虑了光伏出力极限场景调节能力约束与抽水蓄能机组启停速率约束,并采用自适应调节预测时域与控制时域的MPC方法改进了传统MPC。海南省某区域电网的实际运行验证了该综合模型的有效性。     

基于网络安全稳定约束的新能源消纳能力评估方法

多直流馈入和新能源高比例渗透的背景下，考虑新能源出力随机性以及系统网络安全约束，准确评估电网新能源最大消纳能力，对促进新能源消纳具有重要意义。因此，该文提出一种基于网络安全稳定约束的新能源最大消纳能力评估方法。综合考虑发电机组调节特性、多直流调节功率等因素对新能源最大消纳能力的影响，采用概率分布离散模型描述新能源分布的随机性，建立以电网静态电压稳定和发电机出力等约束的新能源消纳能力计算模型，并通过离散概率运算，实现新能源并网多场景状态模拟，求解新能源最大消纳功率的离散分布，进而计算多场景运行的新能源最大消纳容量。最后，利用改进IEEE 39节点系统进行多场景仿真分析，仿真结果表明，所提方法有效反映多场景运行状态下新能源消纳能力。     

基于混合整数二阶锥规划的考虑需求侧响应虚拟电厂优化调度

从技术型虚拟电厂角度考虑内部网络运行约束和安全约束,建立计及配电网灵活性和经济性的技术型虚拟电厂优化调度模型。在电力市场环境下,建立灵活性指标以保证系统各个时段运行有充足的灵活性裕度。同时基于阶梯式弹性方法构建价格型需求响应,引导用户响应风、光出力和电力市场电价的变化。采用场景法构建风、光出力的随机不确定性,并优化极限场景以确保其灵活性。基于二阶锥凸优化理论和Big-M方法,将该文模型中非凸非线性条件松弛为混合整数二阶锥规划问题以更加有效求解。最后,基于仿真结果验证了该文模型的有效性和合理性。