含分布式光伏的配电网无功电压控制策略研究

随着配电网中分布式光伏等清洁能源渗透率的不断增加,有效地缓解了能源压力。但其并网点的电压越限问题不容忽视,为此,提出了一种含分布式光伏的配电网无功电压自适应控制策略。首先,分析了光伏并网点电压越限的基本原理;其次,针对负荷大扰动和光伏有功功率输出波动性引起的电压越限问题,分别提出自适应控制策略,通过降低光伏逆变器的有功功率以及增加无功功率的调节能力提高控制效果;最后,结合仿真算例进行分析,结果表明所提策略可以有效降低并网点电压,证明了所提策略的有效性。     

高比例分布式光伏并网无功电压控制方法综述

随着我国光伏装机容量逐年提高以及整县光伏试点工作的全面开展,分布式光伏并网渗透率提升迅速,高渗透率对配电网电能质量的影响日益凸显。其中,光伏并网点的电压越限问题严重威胁配电网安全运行,面向光伏的无功电压控制方法研究是未来光伏能否大规模并网的关键,目前对于无功电压控制技术仍处于广泛研究阶段,因此对现有光伏无功电压控制技术研究进行归纳总结。首先对光伏系统的光伏电池本体和光伏并网逆变器建模,随后分析单一及多光伏源配电网接入对有功功率、无功功率以及电压的影响,最后从无功电压调节速度、调节裕度、设备投资、安全性等多个角度对各类无功控制方法优缺点进行综述对比,并对未来高比例分布式光伏并网无功电压控制研究提出展望。     

含高渗透率光伏的配电网就地-分布式电压控制

随着配电网中分布式光伏渗透率的逐步提高,发电功率和负荷需求不平衡导致的电压越限问题日益突出.为充分调用可控资源进行调压,同时降低系统的通信量和计算量,文中基于配电网节点的近似电压灵敏度,结合就地控制和分布式控制的特点,提出一种含高渗透率光伏的配电网电压控制策略.该策略利用本地量测数据和分布式通信信息,通过各关键节点的无功协调控制和有功优化调度,实现系统电压的经济快速控制.仿真结果表明,所提策略具有良好的电压控制效果和经济性,能够降低系统的运行成本.     

分布式光伏系统无功控制策略研究

分布式光伏系统运行状况受环境因素影响,光照强度、温度等外部因素具有波动性和间歇性等特点,使得系统出力具有相同特性。分布式光伏并网规模越来越大,其对电网的影响愈加明显,由于无功不足,电网电压越限问题已成为最主要的问题之一,制约分布式光伏并网规模扩大。提高分布式光伏发电的接纳容量亟需研究分布式光伏并网系统电压越限的控制方法,因此,研究了德国电气工程师协会提出的4种无功功率控制策略,对4种无功控制策略的控制能力进行分析。     

分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案

为研究分布式光伏发电对配电网电压的影响,解决电压越限的问题,利用公式计算光伏接入引起的节点电压 波动,再通过仿真从光伏容量、接入配电网位置、供电线长度三个角度,验证光伏接入对节点电压分布、母线电压波动 及末端电压提升量的影响.结果显示:分布式光伏容量越大、接入位置越靠近末端,节点电压和电压提升量就越大;分 布式光伏容量越大,母线电压和电压提升量就越大;容量越大,末端电压越大,供电线越长,末端电压的提升量就越 大.还研究了分布式光伏发电易产生的电压越限问题,提出采用光伏逆变器无功控制方案改善配电网电压越限.     

计及光伏出力不确定性的配电网混合时间尺度无功/电压控制策略

针对大量光伏接入配电网造成的诸如网损增加、电压波动和越限等调压方面的问题,该文提出一种日前无功/电压优化控制与实时自治控制相结合的混合时间尺度无功/电压控制方法。在日前时间尺度上,构建了以期望网损、电压偏移以及电压越限风险为目标,综合考虑变压器有载分接头和电容器组动作,以及光伏逆变器无功发生能力约束的不确定优化模型,为高效求解无功动态优化这一高维度的混合整数非线性规划问题,提出一种基于概率潮流的松弛-聚类-校正动态无功优化解耦求解方法;在实时时间尺度上,以日前优化控制结果为运行基准点,推导出逆变器无功出力调节增量与光伏实时出力预测误差之间的近似关系,融合日前时间尺度的电压灵敏度信息构建了仅依赖本地实时信息的实时自治控制策略。通过改进的IEEE 33系统进行仿真分析,验证了所提无功/电压控制策略的有效性。     

分布式光伏接入配电网对电压分布的影响

位于负荷中心的分布式光伏电源对配电网线路的电压分布有重大影响,在考虑无功负荷和线路电抗影响的前提下,首先经过理论计算和仿真验证,说明了单个分布式光伏(PV)对线路电压分布的影响与其接入位置和注入容量有很大关系;当多个PV接入时,不同容量组合和位置接入对电压分布的影响也不同。然后计算得出随接入位置的改变,PV的最大可接入容量不同,最后用仿真的方式说明了在PV接入点并联电抗器补偿或通过逆变器控制可以防止PV的接入所引起的电压越限问题。     

配电网中基于网络分区的高比例分布式光伏集群电压控制

随着高比例分布式光伏的接入,配电网的过电压问题愈发严重,传统对所有光伏进行集中式电压控制的方法变得过于复杂,难以满足控制时间尺度的要求。文中提出了一种改进的模块度函数分区算法,结合无功/有功平衡度指标与区内节点耦合度指标,自动形成最佳分区,对含高比例分布式光伏的配电网进行无功与有功两个层面的光伏集群控制。在分区基础上,针对光伏逆变器有功与无功的控制能力,采用先无功后有功的电压控制策略,在子分区内部通过对关键光伏节点的控制来调节关键负荷节点的电压,有效地缩小对可控光伏的搜索范围,减少控制节点数目,加快控制响应时间,适合未来高比例分布式光伏接入配电网的电压控制。最后,以某一10kV实际馈线系统为例,验证所提方法的有效性。     

含分布式光伏的有源配电网无功电压控制策略研究

分布式光伏的日益普及和负荷的波动加剧了配电网电压和无功功率扰动的风险.鉴于此,本文提出了一种基于九区图和光伏逆变器的无功电压控制策略.首先,构建了一种时间序列控制结构,减少了传统设备的动作次数,消除电压冲突.其次,构建非侵入式无功电压控制模型,利用多个设备的灵敏度值,计算光伏的无功功率输出并跟踪光伏逆变器控制范围内的参...     

含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制

针对高比例分布式光伏接入配电网所带来的电压越限问题,提出一种含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制策略.根据配电网支路潮流模型和光伏逆变器控制模型,构建以节点电压偏差、光伏削减量和网损最小为目标的主动配电网电压优化控制模型;利用二阶锥松弛技术对所构建的模型进行凸化处理;针对集中式优化控制存在计算复杂度高和信息私密性...     

计及设备损耗成本的含光储配电网分布式电压控制策略

针对分布式光伏接入配电网带来的电压越限问题,考虑电池储能与光伏逆变器的调压经济性,本文基于一致性算法提出一种计及设备寿命损耗成本的分布式电压控制策略。首先,分析光伏逆变器与储能的调压机理,推导出可用于分布式迭代计算的配电网电压灵敏度参数;其次,分别建立储能电池与光伏逆变器的寿命损耗模型,并利用寿命损耗模型推导出单位功率成本模型,再结合电压灵敏度参数构建出单位调压成本模型;然后,以单位调压成本作为一致性变量,设计基于一致性算法的分布式电压控制策略,得到各节点储能与光伏逆变器的功率调节方案。算例结果表明,所提控制策略能够兼顾各节点设备寿命损耗与总体调压经济性,在有效抑制电压越限的前提下充分降低配电网电压控制成本。     

基于配电网馈线首端电压追踪的分布式光伏变斜率下垂控制策略

分析了分布式光伏电站无功出力与并网点电压之间的关系,研究了光伏电站无功功率吸收量对配电网线路损耗的影响。在传统下垂控制策略的基础上,提出了一种基于馈线首端母线电压追踪的分布式光伏变斜率下垂控制策略,并介绍了控制系统的架构与软件控制逻辑。在所提改进控制策略下,线路电压水平略高于传统下垂控制策略下的线路电压水平,但线损率指标则更接近线损最优控制策略下的线损率。以IEEE 33节点配电网系统为算例,在OpenDSS上进行时序仿真,并与传统下垂控制策略和线损最优控制策略进行对比,仿真结果表明,所提改进控制策略可以牺牲较少的降压效果来换取更多的降损收益,验证了所提控制策略的正确性和实用性。     

含分布式光伏和电动汽车的主动配电网电压一致性协同控制

分布式电源渗透率的快速增加使得低压配电网中出现严重的电压问题,而电动汽车(Electric Vehicle,EV)的广泛应用使得其参与电压控制成为了可能。提出了一种利用电动汽车的电池能量管理和分布式光伏阵列的无功、有功控制,来调节光伏发电渗透率较高的配电网中的电压。考虑到电动汽车电池容量和荷电状态(SoC)的不同,提出基于一致性算法的分布式控制策略来有效利用EV电池的有限存储容量。在此基础上,提出基于分布式光伏组件无功调节和有功调节的本地电压控制策略,并计算分布式光伏的无功与有功控制调节量。通过仿真分析,验证了文中所提的分布式一致性电压协同控制的有效性,可以有效缓解由反向潮流引起的电压升高,并补偿峰值负载导致的电压降落,消除由分布式电源大量接入带来的电压越限问题。     

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。将含分布式光伏电源接入的配电网运行电压分为正常、预警和紧急三种状态。在正常运行状态下,实现光伏电源的最大消纳;预警状态下,在使光伏电源有功出力最大化的同时,消除配电网安全运行的隐患;紧急状态下,快速调节配电网电压达到安全运行状态。在DigSilent软件平台上搭建了含分布式光伏电源的IEEE 33节点配电网模型,对该策略进行了仿真验证。结果表明,该策略对提高分布式光伏电源的消纳能力和保证配电网的安全运行具有一定的参考价值。     

考虑多种调压措施的分布式光伏消纳能力研究

随着分布式光伏的大量并网,电压越限成为限制其大量接入的重要因素。针对光伏接入引起电压越限的情况,研究了多种调压措施对配电网光伏接纳能力的影响。首先,从电压不越限、潮流不过载等约束条件出发,建立了分布式光伏消纳模型。其次,分析了加入调压措施对分布式光伏消纳能力的影响。最后,采用试探法求解了不加调压措施前和加入调压措施后光伏的最大准入容量。以IEEE33节点配电系统为仿真算例,分析了限制各个节点光伏容量增加的原因。仿真结果表明,考虑调压措施可以有效地提高分布式光伏的消纳能力,避免电压越限的发生。     

分布式光伏电站接入低压配电网系统暂态电压稳定性研究

运用Matlab SPS建立了分布式光伏电站接入0.4 kV低压配电网的典型系统仿真模型。运用时域仿真法考察了光伏电站接入配电网的电缆线路在发生短路、闪络以及断线故障时对光伏电站出口母线暂态电压稳定性的影响。当电缆线路发生短路和断线故障时,光伏电站出口母线会发生电压幅值不断增大的电压失稳现象。而当电缆线路发生闪络故障时,投入重合闸可使光伏电站出口母线电压快速恢复。当光照强度发生大幅度突降时,光伏电站出口母线电压幅值会发生跌落,电压跌落程度主要取决于正常运行时光伏有功出力的大小。一般而言,当光伏出力为数十kW及以下时,光强突降并不会导致光伏电站出口母线电压发生失稳或崩溃。     

改善低压农网电压质量的分布式光伏电源优化配置方法

为解决低压农网电压偏低问题,提出一种改善电压质量的利用遗传算法优化分布式光伏电源配置的方法。首先建立树状型结构电网的网基邻接表,推导出各个节点所带总负荷,得到光伏接入前后的各节点电压计算方法。然后建立以分布式光伏电源容量配置最小、电网节点电压偏差最小为目标的目标函数和考虑电压偏差范围、配置容量限制的约束条件。最后构建基于遗传算法的分布式光伏电源优化配置方法,并通过实际算例进行验证分析。仿真结果表明,该方法在不改变电网架构和增加补偿设备的情况下,通过合理配置光伏电源能有效改善电网各节点的电压偏差。     

Influence of distribution voltage control methods on maximum capacity of distributed generators

Recently, the number of distributed generators (DGs) connected to distribution systems has been increasing. It is important to know how large a generator output is permitted when the generators are connected to a distribution system with regulation of the line voltage, the line current, and the power factor of the generator connection point. The authors demonstrate differences of maximum output of the DGs caused by various voltage control systems in a short‐length system and a long‐length system by load flow calculation. The voltage regulation systems include the following six types: no control equipment, SVC (Static Var Compensator), existing SVR (Step Voltage Regulator), reverse flow type SVR which operates even in reverse flow, existing SVR and SVC, and reverse flow type SVR and SVC. A synchronous generator is considered as a DG in this paper. The calculation results show that the DG's maximum output is about 3300 kW in a short‐length system and about 540 kW in a long‐length system. However, the DG's maximum output increases to about 3750 kW on installing a SVC, and the SVC's capacity decreases on replacing an existing SVR with a reverse power flow type SVR in the long‐length system. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(1): 8–17, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20050     

直流配电网的综合调压控制策略

对直流配电网的电压控制策略进行了分析和研究,提出了一种以直流电压偏移最小为目标的新型综合调压控制策略。一次调压采用直流电压下垂控制,实时快速的响应系统内的功率波动,二次调压通过潮流优化算法周期性的计算并更新总直流电压偏移最小时参与二次调压的下垂控制器的电压参考值和功率参考值,消除和减少一次调压引起的电压偏差,防止直流配电网发生较大功率波动时过电压的发生。最后,在Matlab/Simulink上搭建了环状四端直流配电网仿真模型,对所提控制策略进行了仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。