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.     

考虑变流器无功调节特性的含高比例分布式光伏配电网电压控制方法

高比例分布式光伏接入后,配电网出现潮流随光伏出力在大小和方向上随机变化的现象,造成配电网电压大幅度波动,严重情况下电压发生越限。充分利用光伏变流器及储能变流器的无功调节潜力,能够有效应对含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。首先,对含高比例分布式光伏配电网的电压运行特性进行分析。然后,对变流器无功电压调节特性进行分析,研究影响变流器无功调节能力的各项约束。在此基础上,提出一种考虑变流器无功调节特性的无功自响应电压控制方法,并对该方法的无功动作阈值进行了优化整定。在该方法中,变流器将就地量测电压与无功动作阈值相比较,进行无功快速动作。最后通过仿真证明了该方法能有效解决含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。     

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。     

促进分布式光伏消纳的两阶段源网荷储互动优化运行策略

随着光能利用率的日益提升,配电网就地接入光伏愈发普遍,而大量分布式光伏并网则造成电压越限、消纳困难、经济效益低等诸多方面的问题。面对目前光伏优化配置的光伏接入总量,接入节点选择,节点容量配比的三大不确定难题,提出一套配电网光伏消纳能力模拟评估及消纳方案择优的方法。首先在分析配网线路结构角度的基础上定义节点全局电压影响度,据此衡量各节点接入光伏对全局电压的影响;然后基于蒙特卡洛法提出光伏消纳方案随机模拟与消纳能力近似评估的方法,并通过基于节点全局电压影响度设计的光伏接入节点位置抽样方法来提高模拟评估的效率和精度;最后综合考虑各候选最优消纳方案的近似最大消纳容量、年运行电压越上限指标及年均投资效益,采用逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)选出经济性和安全性最优的方案。基于IEEE33节点系统算例分析,有效验证了所述方法的适用性。

     

基于光伏逆变器无功调节的低压配电网多模式电压控制

针对大规模户用光伏接入引起的低压配电网电压越限问题,以逆变器无功控制为手段,提出了一种多模式逆变器控制策略,以提高低压配电网对光伏的消纳能力。基于电压灵敏度理论,定义了虚拟注入有功功率的概念,实现了节点有功和无功功率之间的折算。根据节点虚拟注入功率将光伏发电的并网分为过电压抑制、欠电压抑制以及网损和功率因数的优化三种模式。当网络出现过电压(欠电压)运行风险时,以风险的抑制为目标调节逆变器无功功率;当网络运行无风险时,则以网损和功率因数的优化作为逆变器的无功调节依据。此外,为了实现就地的协调控制,结合全网电压灵敏度矩阵建立了不同节点光伏逆变器控制参数的优化模型,实现网络无通信条件下的协调电压控制。仿真结果表明,所提的多模式电压控制方法可以有效地抑制网络电压越限,同时使网络损耗和功率因数也得到优化。     

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。     

光伏并网发电系统孤岛检测技术研究

介绍孤岛产生原理及其带来的不利影响,简要分析传统的被动式和主动式孤岛检测方法。针对在孤岛检测中采用的各种策略,进行了比较分析,提出功率扰动方法,并进行了实验验证。实验结果表明,采用该算法的光伏逆变器满足IEEE Std.2000-929标准,并验证了提出的孤岛检测方法的有效性。     

含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略.针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系.结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制.最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性.仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗.研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障.     

基于光伏逆变器功率协调控制的电压调节方法

分布式光伏的大量接入会引起接入点出现过电压问题,对逆变器的功率进行控制可以达到调节电压的目的,为此,在深入研究有功功率抑制(active power curtailment ,APC)调压方法和Q(U)与Q(P)等调压方法的基础上,提出了一种协调控制区域内各逆变器输出功率的电压调节方法。该方法将APC与无功功率控制的方法相结合,考虑到各分布式光伏电源之间的协调,采用集中控制的思想,建立典型的约束优化数学模型,使用复合形算法优化求解各逆变器的有功和无功功率指令值,以此保证线路上各节点的电压在规定范围内。最后建立典型的低压配电网模型,对比现有Q(U)和Q(P)控制策略,验证了该方法的优越性。     

光伏发电系统并网点电压升高调整原理及策略

以光伏发电系统并网点电压升高为研究对象,从电力系统功率传输理论的角度分析了光伏发电系统并网点电压升高的原因。主要对光伏发电系统基于有功功率和无功功率的电压调整原理及调整策略进行了研究,提出了基于瞬时电压—电流控制的动态电压调整策略。特别针对基于瞬时电压幅值—无功电流的IQ(U)电压调整策略,搭建了3kW光伏发电系统实验平台,对提出的IQ(U)方法进行了实验验证,取得的实验结果验证了所提出的电压调整策略的有效性。     

基于模糊控制的分布式光伏并网主动支撑方案研究

当前,光伏逆变器通常采用最大功率跟踪技术,功率波动性强,严重时可能引起电压越限、光伏脱网等问题,阻碍了光伏渗透率的提升。针对上述问题,本文结合光伏的有功功率削减和无功电压下垂控制技术,研究了光伏逆变器主动支撑控制方案。同时,在改进扰动-观测法的有功功率削减控制中,针对定步长情况下的功率波动大、响应速度慢问题,提出了基于模糊控制的步长自整定方案,提高响应速度并平抑了波动。针对Boost电路采用恒定参数的PI控制器时存在的光伏功率跟踪速度慢和波动大的问题,基于模糊控制技术,提出一种电压环PI参数自整定方法,提高光伏功率跟踪速度和稳定性。最后,通过在MATLAB/SIMULINK中建立光伏逆变器并网的仿真模型,对主动支撑控制策略进行了仿真验证。通过搭建光伏电源并网实验平台对提出的有功削减步长自整定的方法进行了实验验证。结果表明,所提出的方法能够提高光伏逆变器对并网点电压的主动支撑能力,提高光伏主动支撑控制下的功率跟踪速度和稳定性,进而提高配电网的电压质量。     

光伏电站接入电网对电力系统电压闪变的影响

指出了光伏电站接人电网中对电压闪变产生相应影响的原因.介绍了电压闪变仪的测量原理,并在Matlab/Simulink环境下搭建了模拟电压闪变仪的仿真模型.最后,结合某光伏电站并网工程,以辐照度为变化量,以PSCAD/EMTDC为仿真平台,仿真实际光伏电站接人电网对接入点电压闪变的影响,并对仿真结果进行分析,仿真结果符合相关要求.     

长时间尺度下计及光伏不确定性的配电网无功优化调度

针对高渗透率分布式光伏接入配电网所引起的电压控制问题,分析了无功补偿型和电压控制型两种光伏发电系统的无功电压调控特点,在考虑负荷和光伏出力不确定性的基础上,以系统总运行成本最小为目标,提出了长时间尺度下考虑电压越限风险的配电网无功优化调度模型。针对电压控制型光伏无功电压调控特点,提出了含PV类型节点的配电网概率潮流计算方法。最后,通过时间解耦并采用灾变遗传算法求解得到含高渗透率光伏的配电网长时间尺度下的无功优化调度方案。仿真算例表明:与现有光伏无功控制方法相比,所提方法能够有效降低光伏并网引起的电压越限风险,其中基于电压控制型光伏的配电网无功调度方案在降损和抑制电压波动方面的控制效果更明显。