基于集群划分的含分布式光伏配电网有功-无功多目标优化

随着高比例分布式光伏并网,配电网潮流随光伏出力波动,系统有功-无功优化面临新的挑战。建立了配电网网损最小、光伏消纳量最大和电压偏移最小的多目标优化模型,通过调节光伏逆变器出力和无功补偿设备的投切,实现配电网网损最小、光伏消纳率最大和电压偏移最小的目标。建立了基于电气距离和区域电压调节能力的集群性能指标计算方法,并基于指标计算结果将配电网划分为多个子集群,利用NSGAIII算法对子集群进行有功-无功优化。最后以一条实际10 kV配电线路和IEEE123系统为算例仿真验证,计算结果表明经划分后对子集群进行有功-无功优化相比于全局优化可以提高光伏消纳率、减少系统网损和减少节点电压偏移。验证集群划分方法和有功-无功优化模型的有效性。     

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。     

考虑有功-无功协同优化的风场、光伏电站储能系统容量配置研究

为促进配网对风电、光伏的消纳,减少因高渗透率的分布式电源导致的电压波动,构建了以储能投资成本、购电成本、弃风弃光成本和网损成本最小为目标的蓄电池储能系统容量优化配置模型.首先,利用具有四象限运行特性的储能系统、有载调压变压器、分组投切电容器组对配网的有功无功进行协同优化.然后,采用融合时空关联特性的极限场景集描述可再生能源出力,使用大M法和二阶锥松弛技术将上述模型转化为混合整数线性规划问题,求解得到储能最优容量配置和有功-无功协同优化策略.最后,以IEEE-33节点系统为例进行分析.仿真结果表明,所提模型和方法能够提高配电网的电压质量和风电、光伏的消纳水平.     

挖掘光伏无功能力的配电网无功电压协调控制策略

在高渗透光伏接入多电压等级配电网中,针对低压分布式光伏无功能力没有被充分利用和高/中/低压配电网无功电压未整体协调优化的问题,提出了一种充分挖掘光伏无功能力的多电压层级配电网无功电压协调控制策略。在低压配电网中,对于暂不具备通信网络,无法实现统一调度的光伏逆变器,采用3种就地自主电压控制模式进行实时无功电压控制;在多电压层级配电网无功电压协调控制模型中,考虑包括具备通信网络的光伏逆变器在内的各种无功源,建立电压分区和主导节点选择模型,设计上层全局优化和下层分区优化的双层协调控制策略,该策略充分挖掘了光伏无功对配电网电压的调节能力,实现对整个配电网的无功电压精准控制。将所提策略应用于江苏某220 kV主变区域实际系统,验证了其无功电压控制和消纳光伏发电的优势。     

含新能源接入的配电网中储能系统协调控制策略

以提高电网对新能源接纳能力为目的,本文研究了含新能源的配电网中电池储能系统的协调控制策略,针对配电网有功功率波动、新能源接入点电压波动建立优化模型,使用NSGA-II算法(快速非支配排序遗传算法)求解其Pareto非支配解集,实现多个储能系统的协调控制。使用该控制方法,可以将分布式储能系统联合调度,较好地平抑配电网整体的有功功率波动,同时改善新能源接入节点电压波动,提高电力系统稳定性。最后,本文对IEEE14节点配电网进行算例分析,在该配网中接入了接近负荷一半的光储和风储系统,将原本只和本节点光伏或风电配合的储能系统联合考虑,协调控制其出力,最后通过对比一个完整调度周期内储能系统单独控制和协调控制的效果,表明本文协调控制策略的有效性。     

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。     

基于柔性多状态开关的交直流配电网有功-无功优化调度

交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向,协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先,以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象,计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束,以及削峰填谷和电压偏移约束,构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后,为适应光伏出力的随机性,构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型,并基于列与约束生成算法进行求解。最后,采用72节点和38节点交直流配电网作为算例,验证了模型的有效性。     

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。     

基于MPC含分布式光伏配电网有功功率—无功功率协调控制

为应对配电网中光伏出力和负荷需求的波动性和随机性,保证系统的安全与经济运行,提出一种基于模型预测控制的含分布式光伏配电网有功功率—无功功率协调控制方法。该方法将控制过程划分为长时间尺度优化控制和短时间尺度优化控制,不同时间尺度优化控制针对各自的控制目标及控制变量分别执行单独的模型预测控制。长时间尺度优化控制基于光伏出力及负荷需求预测信息,采用多步滚动优化求解有功、无功出力,短时间尺度优化控制以长时间尺度的优化控制结果为基准值,滚动求解有功、无功出力增量。长时间尺度及短时间尺度优化控制模型均为难以求解的非凸、非线性模型,本文将模型转化为二阶锥规划问题实现求解。采用改进的IEEE 33节点配电网系统进行算例分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略

光伏电源主动参与配电网无功调控会增大光伏逆变器输出电流,导致绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)最大结温升高、结温波动加剧,严重影响光伏电源的可靠运行。为了实现光伏电源无功主动支撑,同时保证光伏电源可靠运行,提出考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略,采用基于任务剖面的IGBT可靠性评估方法,实现光伏逆变器中IGBT可靠性的量化评估;考虑分布式光伏电源无功支撑能力,建立基于IGBT最大结温、配电网网损、光伏有功削减的有源配电网多目标无功优化模型,通过线性化与二阶锥松弛将非线性非凸模型转化为二阶锥规划模型,实现模型快速求解;利用IEEE 33节点典型配电系统与实际配电系统验证了所提策略在提升光伏电源最小寿命、平均寿命、可靠性等方面的有效性。     

考虑光伏无功分区计价的配电网无功优化

考虑无功成本并利用光伏逆变器的无功功率输出进行无功优化,可以提高硬件资源利用率和降低电站运维成本,为此计及电力市场环境下的无功成本,提出了并网光伏无功功率分区计价模型。首先研究光伏并网逆变器无功出力运行策略,以日配电网综合运维成本最小为优化目标,构建含响应光伏逆变器无功分区电价、静止无功补偿器、有载调压变压器和电容器组投切的配电网无功优化模型;继而采用二阶锥规划和大M法等数学手段处理模型中的非线性项,并利用奔德斯分解方法对模型分割求解,从而保证在计算收敛情况下有较高的求解速度;最后采用改进IEEE-33节点在MATLAB计算平台上验证了数学模型、求解方法与控制策略的正确性和有效性。     

分布式光伏电源与配电网协调控制策略研究

针对分布式光伏电源的消纳问题和接入中低压配电网引起的配电网安全运行问题,研究了分布式光伏电源的模型及控制机制,并对配电网电压的控制方法进行了分析;在此基础上,提出了一种分布式光伏电源有功-无功解耦和对配电网电压分区控制的协调控制策略;最后在DigSilent软件平台上搭建了含分布式光伏电源的IEEE33节点配电网模型对策略进行了仿真验证。该策略对提高分布式光伏电源的消纳能力,保证配电网的安全运行,有一定的参考价值。     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度

为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定,解决其预测精度随时间尺度增长而下降,造成预测不准确的问题,提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略,精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷,以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准,短时间尺度基于模型预测控制,采用多步动态滚动优化,求解有功出力增量,使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析,证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。     

考虑可控光伏系统的配电网有功-无功协调优化

利用传统无功优化手段,并结合光伏电源有功与无功功率输出能力,实现配电网有功-无功协调优化,以促进光伏消纳和降低损耗。首先,建立了混合整数非线性非凸模型,并运用二阶锥松弛技术将其转换为混合整数二阶锥规划(mixed integer second order cone programming,MISOCP)模型;其次,利用奔德斯分解方法将MISOCP模型分解为主问题和子问题,两问题经奔德斯割交替迭代求解,提高了计算效率;最后,在改进的IEEE 33节点系统上进行算例分析,验证了光伏逆变器优化调度(optimal inverter dispatch,OID)策略的优越性以及所提方法的鲁棒性、精确性与快速性。     

含高比例光伏的配电网电压协调控制策略研究

随着分布式光伏大量接入,电压波动问题严重威胁着配电网安全稳定运行。为了改善高渗透率光伏并网后的配电网电压水平,提升系统的调压能力,提出了一种含高比例光伏的配电网电压协调控制策略。该策略通过协调光伏有功和无功,以及变压器OLTC实现配电网的电压协调控制。对光伏出力比较大的高、中压配电网,使用基于PI控制器的有功控制;对于光伏出力较小的低压配电网,采用无功控制方法保证母线电压处于允许偏移范围;此外,将调整OLTC的分接头作为一种后备调节方式。算例的仿真结果验证了所提控制策略可以明显改善配电网电压水平。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。     

考虑移动氢储能和高密度可再生能源的主动配电网优化调度

随着可再生分布式电源(RDG)在配电网中的渗透率逐步提高,局部地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的情况。已有研究表明主动配电网中的各类有功、无功灵活性资源对RDG消纳具有促进作用。为此,基于氢储能的可移动特性,提出一种新型的含高密度RDG的主动配电网优化调度模型。考虑RDG出力的随机性和氢能在多座氢储能电站之间运输的时间约束,以及无功补偿装置、软开关等传统调节手段,提出了软开关模型精确线性化建模方法,建立了多座氢储能电站在配电网内的优化调度混合整数线性规划模型。以某一实际农村配电网为算例对所提方法进行仿真,量化分析了考虑可移动特性的多氢储能电站协同优化的效果,并验证了所提线性化模型的精确性。     

含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略

随着分布式光伏发电并网规模的不断扩大,由光伏发电功率与负荷之间不平衡引发的逆向潮流导致的电压越限问题日益受到关注。在光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析的基础上,提出了无功/有功协调控制策略,通过光伏逆变器的无功输出补偿及光伏发电量优化管理,实现配电网节点电压的控制。仿真分析结果表明,该策略能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时,较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略EI北大核心CSCD

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。