基于改进HPSO算法的风电场内部无功优化研究

双馈风电机组(DFIG)是当前风电场的主流机型之一,具有有功功率和无功功率可解耦控制的优点。将风电场中每一台DIFG机组作为单独的连续无功源,以每台DIFG机组无功出力为控制变量,把双馈风电场内部有功网损设为目标函数建立无功优化模型。为了减少风电场内部有功网损并稳定节点电压,在基本粒子群(PSO)算法的基础上引入了自适应权重和遗传算法中的杂交概念,提出了一种混合PSO算法,并将该方法应用于风电场内部无功优化模型求解。以华北地区某风电场为例,在MATLAB软件中采用改进HPSO算法对所建立的无功优化模型进行了求解,求解结果与基本PSO算法和线性递减权重的PSO算法相比,改进HPSO算法收敛速度更快且结果更优,验证了文中模型和算法的正确性。     

计及控制时间窗内功率波动的风电场群无功电压分层优化控制

针对因风电场群的无功电压控制指令周期远大于风电场内有功无功控制周期而造成的场群电压控制指令没有考虑控制周期内有功出力波动带来的节点电压变化的问题,提出一种考虑控制时间窗内电压波动的大规模风电场群无功电压优化控制策略。区域场群控制层采用模型预测控制技术,通过对控制窗内风电出力的动态预测,求取控制窗内从当前至未来多个时刻的中枢点电压偏差和总网损的最优无功控制向量,然后对各风场下达当前无功控制指令。各风场进行自主优化跟踪。通过实时滚动优化,达到总体优化控制效果。在RT-Lab仿真平台上建立由9个大型风电场组成的场群模型,验证了所提出的控制策略比常规优化控制有更好的全局电压优化控制效果,可降低由于风电波动而产生的无功电压事故的风险。     

基于集电系统无功灵敏度的双馈风电场无功控制策略

针对目前双馈风电场并网点电压水平低、场内集电系统网损大等典型无功控制问题,提出一种基于无功灵敏度指标的新型双馈风电场无功控制策略。在对双馈风电场无功需求及双馈风电机组无功调节能力进行分析的基础上,构建了风电场集电系统无功灵敏度指标,即集电系统网损无功灵敏度及电压无功灵敏度。该策略能够在保证最大有功出力的同时,实现如下目的:1)利用集电系统电压无功灵敏度控制双馈风电机组无功输出,以改善并网点电压水平;2)利用集电系统网损灵敏度控制双馈风电机组无功输出,实现降低集电系统网损的目的。对某实际风电场的仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

基于遗传算法的双馈风场分群无功控制策略

现有的双馈风电场无功控制多数采用恒功率因数控制,既没有充分利用风电场内双馈风电机组和无功补偿设备的无功调节能力,也没有考虑风电场集电系统的网损。提出了一种综合考虑集电系统特点和DFIG无功调节能力的无功控制策略,该策略以实时监测的风电场并网点电压数据和DFIG有功出力数据为基础,通过分析双馈风电机组的功率特性和风电场的无功需求,利用遗传算法求解风电场多目标无功优化控制模型,达到降低集电系统网损和改善并网点电压的目的。对某实际风场的仿真算例验证了所提策略的有效性。     

基于前端调速式风电机组的风电场无功分层控制策略

前端调速式风电机组具有较强的动态无功调节能力,针对由前端调速式风电机组组成的风电场存在随风电出力的变化而引起的并网点电压波动的问题,提出了一种前端调速式风电场无功电压分层控制策略。该策略首先确定了风电场无功控制点的选取,利用风电场控制点电压偏差,通过整定控制得到整个风电场无功需求量,以风电场内有功网损最小为目标函数,采用改进的遗传算法优化分配给各台风机,并结合静止同步补偿器的无功输出来调节整个风电场的无功输出,达到维持控制点电压稳定的目的。最后以某一风电场的仿真结果验证了该策略的有效性和可行性。     

均值–方差模型在风电并网系统无功优化中的应用

针对风电并网的无功优化问题,提出基于均值–方差模型的风电并网系统无功优化模型。该模型以有功网损的均值作为无功优化控制策略的经济性指标,以网损的方差作为风险性指标,同时考虑经济性和风险性;模型采用应用反向学习策略的群搜索算法进行求解。采用含风机和无功补偿装置的IEEE-14系统作为算例,将系统的有功网损优化结果和节点电压偏移量与传统的有功网损最小化这一目标函数的无功寻优控制策略结果进行对比,验证了所提出模型的有效性。     

计及网损最小的含分散式风电场配电网多目标优化策略

提出一种计及网损最小的含分散式风电场配电网多目标优化策略。首先,提出了含分散式风电场配电网的3层功率控制系统,该系统整定层通过对比网损减小值和接入点功率损失值,判断采用恒功率因数为1控制或基于网损最小的多目标优化控制,以便灵活控制分散式风电场有功及无功功率主动参与配电网经济运行。其次,提出2个表征电网损耗的指标:有功网损率和无功网损率,并给出了基于权重的多目标网损最小的优化函数,求解得到最优有功功率和功率因数值。最后,分析了分散式风电场并网后对配电网电压稳定裕度的影响,并通过算例验证了证明所提策略可有效减小配电网网损,提高接入点电压水平,增强电网电压稳定裕度。     

风电并网系统中无功电源优化配置方案分析

分析了风电场无功电源的优化配置,针对实际运行状况,给出一种基于无功优化理论的静止同步补偿器(STATCOM)控制策略。利用风电场并网系统的无功优化数学模型和非线性原对偶内点法解决非线性规划问题的方法,实现了无功电源STATCOM的优化控制,并通过有功网损/灵敏度分析法确定并网系统的无功补偿点。在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中对某地区部分风电场并网系统进行无功电源配置。仿真结果表明,STATCOM配置方案对提高并网系统电压稳定性、有功网损和电压偏差有更好的改善作用,控制策略有效、可行。     

双馈风电场AVC系统协调优化控制策略研究

针对当前风电场AVC系统无功出力分配算法功能单一,无法实现风电场电压调节成本最低这一问题,提出了风电场AVC系统协调优化控制策略。该策略通过二阶震荡粒子群法对带有罚函数的风电场无功优化模型进行求解以降低风电场有功损耗,并通过调整无功源的工作方式实现电网电压的稳定。以辽宁地区某风电场为例,建立了该风电场的优化计算模型和包含所提控制策略的仿真模型。仿真结果表明,该策略可在保证风电场并网点电压稳定的同时,有效减小风电场稳态运行过程中的有功损耗,并在电网发生故障时为电网提供一定的无功支撑。     

基于广域信息的电压稳定在线评估与无功电压协调控制方法

为提升系统全局电压稳定性,保证电网安全运行,亟需研究电网电压水平实时监测和系统无功电压动态控制方法。本文采用一种基于广域量测信息且兼具良好准确性与线性度的静态电压稳定指标,并结合综合隶属度函数法建立了综合考虑系统电压稳定裕度及系统网损的多目标最优潮流模型。该模型可对电压稳定裕度较低区域相关支路的电压稳定指标分配更高的优化优先级,以实现有效提升系统全局电压稳定性的目的。同时根据系统的不同运行工况确定目标函数权重系数的取值,以实现对系统运行经济性和电压稳定性重要程度的区分。采用IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统,应用Matlab编程验证了本文提出的无功电压控制模型及控制策略的合理性和有效性。     

基于改进遗传算法的海上风电场无功优化

针对海上风电场运行时大量无功传输引起电网质量不佳、有功损耗增加等问题,基于改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法,以补偿容量最少和负荷节点电压偏差最小为目标,提出海上风电场无功多目标优化方案,在Matlab中进行算例分析,结果验证了改进的遗传算法对海上风场无功优化的有效性。     

用于海上风电场并网的多模块变压器耦合型VSC-HVDC技术

给出了海上风电场并网系统结构,提出了一种新型的多模块变压器耦合型VSC-HVDC系统,各模块交流输入端通过多绕组变压器进行相互隔离,直流输出端由多个功率模块串联构成,通过灵活地增减模块数目,以获得不同的直流电压,各功率模块可以独立控制;建立了VSC-HVDC在两相同步旋转坐标系下的数学模型;研究了VSC-HVDC的基本...     

主动配电网自动电压控制系统架构设计

针对配电网中引入大量分布式电源后运行特性和无功电压特性与传统配电网的显著差别,提出了基于配电自动化系统的主动配电网自动电压控制系统架构。以馈线实时拓扑连接为基础,提出以无功可调设备为控制对象的自治控制区域划分方法。设计了以自治控制区域作为控制单元的电压无功控制策略,包括电压控制分区策略、电压越限控制策略、馈线无功越限控制策略及与其他系统的协调控制策略和安全闭锁策略,并给出了主动配电网自动电压控制系统的整体流程。结合实际案例验证了文中所述主动配电网自动电压控制系统架构是一种在配电自动化系统层面进行电压无功控制的有益探索。     

海上风电并网的有限控制集模型预测控制

针对海上风电场柔性直流输电(voltage source converter high voltage direct current,VSC-HVDC)系统传统矢量控制中,PI参数难以整定、需要调制器以及难以实现多目标优化等问题,提出了一种基于有限控制集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)的新型海上风电VSC-HVDC并网控制策略。该方法结合并网逆变器的离散数学模型,通过电流误差构造价值函数,以价值函数为优化目标,预测并网逆变器未来时刻的开关状态;为避免计算时间延时并实现多目标优化,引入延时补偿和权重系数,产生最优开关组合触发并网逆变器。在Matlab/SIMULINK中建立风电并网系统的仿真模型,并采用FCS-MPC和传统PI控制两种方法实施并网控制,通过对风电场功率波动及电网发生故障等多种运行环境进行仿真,结果有效验证了所提出的FCSMPC方法应用于VSC-HVDC海上风电场并网系统对直流电压的控制能力和故障恢复能力。     

基于改进Tabu搜索算法的区域电网无功优化

为了满足无功优化的实时控制要求,提出了考虑静态电压稳定的区域电网无功优化方案。该方案采用改进的Tabu搜索算法,以有功网损最小为目标进行无功优化,记录优化过程中搜索得到的前10位最优网损解;然后对这10个最优网损解进行静态电压稳定裕度计算,再运用模糊集理论,将网损最小和静态电压稳定裕度最大两个目标的优化问题转化为单目标优化问题。通过算例仿真,证明了改进Tabu算法适合于解决区域输电网无功优化问题,同时也验证了本文提出的考虑静态电压稳定性的区域输电网二级无功电压控制方案是可行的,有效的。     

电压源型直流输电变流器的直接功率控制研究

针对风电场并网电压源直流输电系统,在αβ坐标系下VSC-HVDC系统离散化数学模型基础上,结合瞬时功率理论和空间矢量脉冲宽度调制,提出了一种适用于VSC-HVDC系统的新开关表的直接功率控制。其中,风电场侧采用定有功功率和无功功率,电网侧采用定直流电压和无功功率,利用MATLAB/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对有功、无功阶跃突变工况的仿真分析,验证了该方案的有效性和可行性,为风电场并网电压源高压直流输电系统提供了一种可行的控制方案。     

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。     

含分布式发电的配电网有功—无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

高压柔性直流电网分层协同自适应下垂控制

为实现直流电网的潮流优化及扰动后不平衡功率的合理分配,提出一种直流电网分层协同自适应下垂控制策略。其中,系统控制层基于各站直流电压、有功功率等信息,以直流电网运行中网损和直流电压偏差最小为优化目标,实时分析并优化各站的直流电压、有功功率指令,以实现稳态时直流电网潮流最优;换流站控制层以本地信号为依据,综合考虑各换流站功率裕度以及电压偏差影响,通过实时自适应调整下垂系数,合理分配扰动后直流电网内部的不平衡功率,同时减小直流电压的偏差。系统控制层的指令值优化与换流站控制层的下垂系数优化协同作用,实现直流电网功率的协调控制。以七端直流电网为例的仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。     

基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动调控技术研究

为改善配电网末端电能质量,提高并网点电压稳定性,提出了一种基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动支撑控制策略.相比于传统电压调节控制方式,该控制策略能够充分发挥飞轮储能高频次充放电特性,根据电压偏差大小自适应调整联合发电系统有功/无功输出,稳定并网点电压.同时该控制策略将并网点功率因数作为考虑因素,引入控...