基于SOP和VSC的交直流混合配电网多时间尺度优化控制

智能软开关(SOP)、电压源换流器(VSC)等电力电子设备具备快速灵活的功率调节能力,能够有效应对分布式电源带来的随机性和波动性。本文分析了含SOP和VSC的交直流混合配电网基本结构,针对高渗透率分布式电源接入带来的高损耗和电压越限问题,提出了一种多时间尺度协调控制方法。在日前时间尺度上,针对离散的开关变量与连续的SOP、VSC功率,以降低损耗为优化目标建立分层协调调度模型;在日内短时时间尺度上,针对电压越限风险情况,以控制电压为优化目标快速调整SOP、VSC功率。采用基于蚁群算法和原对偶内点法的混合优化算法对所提出的模型进行求解,实现联络开关与SOP、VSC功率的联立优化。通过算例仿真验证了所提模型和算法的有效性。     

基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理

分布式电源具有出力波动性,且接入位置分布不均,其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题,如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网,并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案,相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案,在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能,可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压,依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态,有机结合SOP内部储能装置,提出基于SOP多模态协同的调压控制策略,可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理,且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于二阶锥规划的交直流主动配电网日前调度模型

为适应未来配电网可能出现的交直流混合拓扑形态,提出了基于二阶锥规划的交直流主动配电网多时段日前优化调度模型。该模型以购电费用和弃光弃风惩罚费用之和最小作为目标函数,通过分布式电源有功和无功调节、容抗器投切、储能充放电功率调节、电压源换流器无功调节及配电网动态重构等多种主动管理措施实现主动配电网有功功率-无功功率联合优化,消除潮流及电压越限,解决高比例分布式电源接入交直流主动配电网后的日前优化调度问题。50节点算例的分析验证了所提模型的正确性。     

计及分布式电源接入的配电网优化调度方法研究

分布式电源广泛接入配电网带来的功率波动性容易影响电网稳定运行,为保证配电网的稳定、经济运行,提出一种基于改进二进制粒子群算法的配电网优化调度方法。以风力发电接入为例,建立了有功功率损耗最小的配电网优化调度的数学模型,并辅以相应的约束条件。利用前推回代法进行配电网的潮流计算,并运用改进二进制粒子群算法将潮流计算程序和优化程序嵌套在一起,完成配电网的结构重构,实现电源资源的优化调度。MATLAB实例仿真证明,计及分布式电源接入的配电网,通过电网结构优化,可以提高电网节点电压,减少电网有功损耗。分析表明,基于改进二进制粒子群算法的配电网优化调度方法是可行的,可以提高电网的稳定和经济运行。     

考虑电压约束的配网分布式电源准入功率研究

为了解决分布式电源接入配网的电压越限问题,首先分析了分布式电源接入对配网电压分布的影响,然后分析了对系统功率损耗的影响。利用得出的结论提出一个基于最优潮流的配网管理系统,该系统使用主动控制策略,能够在改善线路电压分布、降低系统功率损耗的基础上提高分布式电源的准入功率。     

基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制

针对城市配电网负荷密度高、电网增容空间有限及缺乏适应大规模可再生能源接入的灵活调节手段的现状,该文对交直流混合中压配电网结构及其功率控制策略进行研究。提出了将2条交流线路改造为交直流混合配电网的方案,给出了相应电压源换流器(voltage source converter,VSC)的结构及其调节方式,基于该方案提出了一种功率–电压协调控制方法用以消纳高渗透率分布式电源。根据节点电压将配电网运行分为正常和风险两种状态,在不同状态下建立了换流器功率控制的数学优化模型。在正常状态下以降低损耗为目标,在风险状态下以调压为目标,实现电网的经济安全运行。采用具有精英保留策略、自适应交叉率和变异率的改进遗传算法求解。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,仿真结果表明:该方法能够充分利用换流器的功率调节能力提高分布式电源的消纳能力,抑制分布式电源的波动使节点电压保持平稳。同时,分析了正常状态与风险状态电压临界值对控制效果的影响。     

基于分布式电源接入的配电网无功控制策略研究

随着经济不断发展,光伏、风电等分布式电源得到了广泛应用。分布式电源接入配电网,提高了电网的可靠性和灵活性,但因分布式电源间歇性和随机性的特点,配电网电压分布和线路损耗会受到影响,有效的电网电压无功控制对其稳定运行至关重要。本文提出一种基于规则的电压无功控制策略,建立分布式电源的数学模型,从而降低了分布式电源接入配电网带来的负面影响,实现了电网电压无功控制和补偿。该方法的推广应用为电网的稳定运行提供了可靠保证,有效提高了电网的电能质量,具有很好的应用前景和现实的应用价值。     

基于柔性多状态开关的有源配电网双层优化方法

大量间歇性分布式电源的接入,给配电网带来了新的挑战。柔性多状态开关(Soft Open Point, SOP)是一种新型的电力电子装置,具有强大的功率调控和潮流优化能力。文中提出了一种基于SOP的有源配电网双层优化方法。考虑SOP运行控制的约束条件,建立了多端口SOP等效模型。以年综合费用最小为目标建立SOP上层规划模型,以多时段配电网电压偏差最小、网损最低为目标建立基于最优潮流的下层优化模型,并采用改进的遗传粒子群混合优化算法对双层优化模型进行求解。在IEEE 33节点算例上,对比分析了规划前后三端口SOP的优化能力。结果表明,SOP能有效解决配电网电压越限问题,同时降低系统损耗,并且合理的SOP规划对配电网运行优化效果更为显著。     

分布式电源高渗透率交直流主动配电网运行控制策略

分布式电源高渗透率交直流主动配电网运行控制策略是实现分布式电源充分消纳,保证电网安全可靠运行的关键。把交直流混合主动配电网的运行状态分为正常态、预警态和紧急态3种运行状态。正常态进行周期全局优化,优化模型考虑分布式电源消纳、负载均衡和有功网损最小;预警态包括实时预警和态势感知预警,利用协调校正控制策略提高电网安全裕度;紧急态是利用柔性直流装置进行紧急功率支援,使电网恢复到正常态或者过渡到预警态。最后,通过算例验证了所提运行控制策略的正确性与有效性。     

基于电力电子变压器的交直流混合配电网功率-电压协调控制

传统交流配电网柔性调控能力不足,限制了分布式可再生能源(DER)的充分消纳和高效利用,DER接入引发的节点电压异常波动就是重要表现。利用双向多端口的电力电子变压器(PET)构建交直流混合配电系统可以实现灵活组网、减少交直流电量变换环节同时极大地增强对系统潮流调控能力,是解决DER在配网层面高比例接入的重要方案。本文对PET的拓扑结构、组网形式及控制模型进行研究,提出一种PET稳态模型,该模型集成了多个不同电压等级的交直流端口,且每个端口均可独立控制传输功率与端口电压,有利于主从或下垂控制等控制策略的实施。进一步提出了以交直流系统节点电压偏移最小为目标的PET功率-电压协调控制方法,对交直流混合配电算例系统的计算分析表明,交直流混合系统中的PET可以通过灵活、快速的端口功率控制,显著改善系统电压越限、应对分布式电源的出力波动,从而提高分布式电源渗透率、促进可再生能源的就地消纳。     

基于二阶锥规划的交直流混合配电网优化调度

针对交直流混合配电网优化调度中控制变量多样化的趋势,以网损费用和弃光费用之和最小作为目标函数,综合考虑分布式电源、储能装置、电压源换流器、电容器组和静止无功补偿装置等控制变量集合,建立交直流混合主动配电网有功-无功多时段协同优化新模型,解决电压越限问题,实现功率快速补偿。针对变量维数增加引起的模型最优解精确性问题,采用二阶锥规划对非凸非线性问题松弛凸化,利用Cplex算法求得模型最优解。最后,通过拓展的49节点系统算例测试结果验证所提模型的有效性。     

含多端柔性直流电网的调度计划优化建模

发展建设多端柔性直流电网为大规模风光等清洁能源并网提供了一种新的技术手段。当直流电网与交流电网紧密耦合时,电网调度运行业务中的传统调度计划应用由于缺少对直流控制单元、交直流互动方式、直流电网潮流约束等问题的考虑,在调度对象、计划模式、平衡策略及交直流双侧网络约束等方面均缺少考虑。针对上述问题,提出了含多端柔性直流电网的调度计划优化建模方法。该模型可灵活处理交直流互动方式,新增了直流电网有功平衡及交直流双侧网络传输限额等约束,为直流电网纳入传统调度计划应用提供了一种建模策略。将所述模型应用于5端直流与新英格兰10机系统相结合的电网,验证了模型在处理交直流互联电网调度计划方面的灵活性及有效性。     

基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战.为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略.该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持.交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式.基于能...     

柔性多状态开关反馈线性化滑模控制

柔性多状态开关(SOP)能够实现配电网馈线潮流灵活的调控,改善电压分布水平,提升配电网消纳分布式电源的能力,已成为配电网领域的一个研究热点。文中以三端口SOP为研究对象,建立了三端口SOP的数学模型。针对SOP数学模型体现出的非线性及强耦合的特点,通过坐标变换得到反馈线性化模型,对该模型设计了滑模控制器。文中将反馈线性化控制和滑模控制相结合,并用该复合控制取代传统比例-积分(PI)双环控制的电流内环,与传统PI双环控制相比,可以减少PI控制环节,降低PI参数整定的难度。根据SOP不同运行模式的要求,分别实现了各端口定直流电压和定无功功率模式、定有功功率和无功功率模式、定交流电压模式下的反馈线性化滑模控制算法。在MATLAB/Simulink中搭建三端口SOP仿真模型,仿真结果表明,与传统PI控制相比,所提出的控制策略动态性能好、鲁棒性强。最后,通过几种典型工况的仿真,进一步验证了所提控制策略的有效性。     

考虑含储能的三端智能软开关与需求侧响应的主动配电网有功无功协调优化

针对分布式电源(distributed generation, DG)大规模并网导致的配电网电压越限、网络损耗增加和弃风弃光等问题,提出一种考虑含储能(energystoragesystem, ESS)的三端智能软开关(softopenpoint, SOP)与需求侧响应(demand response, DR)的主动配电网(active distribution network, ADN)有功无功协调优化策略。首先,计及可再生能源出力的不确定性,基于条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks, CGAN)生成日前场景。然后,对含ESS的三端SOP与DR进行建模,并将其与DG和传统无功补偿设备进行协调优化。构建以网络损耗最小、电压偏差最小、弃风弃光量最小、用户舒适度与用户经济度最大为优化目标的数学模型。进而转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用GUROBI进行求解。最后,在改进的IEEE 33和IEEE 69节点配电系统中进行仿真验证。结果表明,计及风光出力的不确定,所提优化策略在兼顾用户舒适度和用户经济度的同时提高了配电网运行...     

基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

基于电压平衡器的固态变压器及其控制策略研究

固态变压器是交直流混合配电网的核心装置。针对低压直流配电网一般采用双极性供电的特点,提出了一种基于电压平衡器的固态变压器拓扑。所提拓扑的中间级DC/DC包括输入半桥、双有源桥和电压均衡3部分,结合其运行模式给出了各部分的控制策略。为了分析系统的大信号稳定性并加快仿真速度,给出了中间级DC/DC子模块的大信号回转器模型,并采用仿真方法验证了所提拓扑和控制策略的有效性。所提出的基于电压均衡器的固态变压器具有多个电压端口,能够与中高压电网及低压电网相连,提供自身用电或组网运行。