基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

基于多端柔性多状态开关的智能配电网调控技术

为响应配电网用户的差异化需求,实现配电网柔性运行,该文将柔性多状态开关(flexible distribution switch,FDS)引入到配电网,并在阐述FDS技术理念和内涵的基础上,对基于多端FDS的配电网分布式电源消纳、电能质量改善、配电网运行优化、自愈控制等调控技术进行详细地分析和说明。最后以广东某地区电网为案例,对基于多端FDS的配电网调控技术效果进行仿真分析和验证。     

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SNOP的柔性配电网中分布式电源最大准入容量计算

分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。     

柔性配电网接入分布式电源的架构分析与仿真研究

能够接纳分布式电源的柔性配电网是将来智能配电网的主要特点。首先,建立了含柔性开关(SOP)的配电系统基本架构,依据各分布式电源的特点,把光伏、风机和储能装置接进配电网的交流或直流区域;然后,分析了SOP的数学模型及其主要运行控制策略;最后,通过变流器的控制模式和运行策略的灵活切换,基于柔性配电网做了如下仿真实验:馈线的出力优化均衡、不间断转供电及能量调度。仿真验证了含SOP的交直流柔性配电网系统架构具有能够接纳分布式电源和控制灵活等方面的优越性。     

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。首先考虑SOP运行控制的约束条件,建立了多端口SOP等效模型。然后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、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。最后在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。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动平抑策略

由于分布式电源出力的波动性与随机性,其接入配电网后会造成电压波动问题。为此,提出了基于柔性多状态开关(flexiblemulti-stateswitch,FMSS)的电压波动平抑策略,利用柔性多状态开关的灵活调控能力对电压波动进行抑制。首先通过分析分布式电源与柔性多状态开关出力对配电网电压分布的影响,阐述了柔性多状态开关抑制电压波动的原理。然后建立了以配电网和柔性多状态开关运行状态为约束条件、以电压波动最小为目标函数的含柔性多状态开关的配网运行模型,通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)进行优化求解,并提出了一种考虑时序电压变化量的电压波动指标。以三端口柔性多状态开关连接3个IEEE33节点网络为算例,通过仿真实验实现并验证了所提策略,检验了所提指标的可行性。仿真结果表明,所提策略在分布式电源接入情况下对配电网电压波动有良好的抑制效果。     

新型配电网SOP定容选址及优化调控策略

高比例新能源并网使配电网涌现出潮流复杂、轻重载等问题。智能软开关（Soft open point,SOP）的出现逐渐改变了传统配电网的规划布局。新型配电网出现的SOP选址定容问题和配电网最优潮流问题亟需解决。提出了新型配电网的SOP定容选址方法和柔性互联配电网优化调控策略。首先分析了SOP接入后配电网运行特性,对基于损耗灵敏度的SOP选址方法进行了改进;然后使用粒子群算法确定SOP最佳容量配置,并以全天运行损耗成本最低为目标,通过MATLAB的GUROBI求解器得出各分布式电源和SOP的出力大小,实现最优潮流;最后以IEEE 33节点算例对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提的配电网调控策略比传统方法更具有优势,可大幅度降低配电网网损,提高配电网新能源消纳。     

柔性多状态开关在智能配电网中的应用

柔性多状态开关是一种代替传统联络开关的电力电子装备,它能够满足智能配电网分布式电源的消纳、高供电可靠性等定制电力需求。本文对实现配电网柔性互联的柔性多状态开关的数学模型和工作原理进行详细分析,提出实现双端配电网络柔性互联的控制方式,并对双端配电网络在不同电压等级、电网频率、电压、相位下的柔性互联进行仿真分析。仿真结果证明了柔性多状态开关的可行性和优越性。     

电力电子化配电网的柔性度

为衡量智能软开关(SOP)等电力电子装置带给配电网的柔性，提出了电力电子化配电网柔性度的概念。首先，提出了柔性度的概念，即采用柔性电力电子装置后配电网所具备的双向连续的柔性潮流控制能力的相对量度。进而，提出了柔性度的具体定义和计算方法，以配电网柔性区占整个配电网的比例来定义，并计及了柔性潮流控制量的大小。然后，采用典型接线模式和IEEE RBTS-Bus4扩展算例以SOP柔性化改造为例进行验证。通过算例分析了SOP对柔性度的影响规律：柔性区由SOP位置、台数和端口数决定，柔性潮流控制量由馈线接入的SOP容量决定。在此基础上总结得到了SOP的配置原则。最后，定义了单位柔性造价，提出了基于柔性度的配电网柔性化改造的经济评价方法，并结合算例展示了柔性度在SOP规划和分布式发电消纳中的应用。     

基于智能软开关的交直流主动配电网优化控制策略研究

交直流主动配电网符合未来智能电网的发展要求,智能软开关(SOP)是一种可以灵活控制系统功率的电力电子装置,可以有效应对分布式电源接入时的电网波动。首先构建了交直流主动配电网的网架结构,详细分析了背靠背电压源型SOP的控制策略。针对分布式电源大量接入带来的系统损耗增加和节点电压越限等问题,提出了一种基于SOP的交直流主动配电网优化控制策略,该策略以改善功率损耗、调节电压越限为优化目标构建数学模型,采用了改进遗传算法进行求解。最后,通过仿真算例验证了所构建的配电网模型和提出的优化控制策略的有效性。     

基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化

智能软开关作为一种新型配电装置,其应用将极大地提高配电系统运行的经济性、灵活性和可控性。首先提出了一种考虑智能软开关和传统无功补偿装置并存的多手段互补的电压控制方法,构建了兼顾配电网运行经济性与系统电压水平的双层运行优化模型。然后针对该模型提出了一种基于遗传算法和内点法的混合求解策略,并采用预动作表法确定离散设备的动作时刻,同时根据智能软开关的功率储备对预动作时刻表作出动态调整。最后,在改进的IEEE 33节点系统中,对所提出的运行优化模型进行验证和分析。仿真结果表明,智能软开关与无功补偿装置的组合能够有效应对源—荷不确定变化引起的电压波动,显著提高电网的稳定运行水平与能量传输能力。     

配电网柔性开关设备关键技术及其发展趋势

柔性开关设备(soft open point,SOP)是一种可在配电网若干关键节点上替代传统联络开关的新型柔性一次设备。随着柔性开关设备的引入,有助于提高配电网运行的安全性、灵活性与可靠性,推动未来配电网形态的改变。文中简要阐述了柔性开关设备的基本原理,对柔性开关设备与传统配电灵活交流输电(distribution flexible AC transmission system,DFACTS)设备进行比较分析。结合柔性开关设备的结构、原理与功能,重点围绕背靠背柔性开关设备梳理了拓扑结构、运行优化、控制保护以及系统接入方面的关键技术。结合现有的工程实践与示范应用,对柔性开关设备装置研发、调控技术、接入模式方面的发展趋势进行了展望。     

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。     

基于智能软开关的智能配电网柔性互联技术及展望

以智能软开关(SOP)为基础的柔性互联技术将给传统的配电系统建设及运行方式带来巨大变革。文中围绕以SOP为核心的智能配电网柔性互联问题,对柔性互联技术理念、特征与优势进行了详细阐述,对未来SOP在智能配电网中的典型应用场景进行了分析,并分别面向运行优化、故障恢复、优化配置、装备实现等关键技术环节,对基于SOP的智能配电网柔性互联技术研究与发展进行了展望。     

基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法

随着高渗透率可再生能源和大规模灵活负荷的广泛接入,在市场环境下用户以实现自身利益最大化的电能生产或消费行为,将可能导致配电网潮流分布在时间及空间上的过度集中,从而出现阻塞问题。文中提出了一种基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法。考虑市场环境下灵活负荷的响应特性,建立了基于智能软开关与电价机制的配电网阻塞管理模型,通过将直接控制手段与市场调节机制相结合来解决有源配电网的阻塞问题。采用PGE 69节点算例对所提出的阻塞管理方法进行了分析与验证。结果表明,该方法可以有效解决配电网阻塞问题,且智能软开关对于缓解系统阻塞及降低阻塞费用有显著作用。     

智能用电技术背景下的配电网运行规划研究综述

为适应大规模分布式电源、储能、电动汽车接入配电网后发电方式和用电行为的改变,智能用电技术成为当前及未来智能电网研究的趋势。基于智能用电技术的内涵及核心特征,从需求侧响应、电能质量调控、可再生能源消纳、最优潮流控制、设备利用率提升方面,综述了配电网灵活优化运行的应用需求;考虑配电网运行与规划的相互影响,从分布式电源规划、配电网规划以及储能和电动汽车规划3个方向对当前规划思路和研究现状进行总结分析。结合源网荷供需灵活互动对配电网运行规划提出的挑战和未来配电网发展趋势,提出智能用电技术背景下配电网运行规划中需要进一步深入研究的问题。     

基于改进灵敏度分析的有源配电网智能软开关优化配置

随着大量间歇性分布式电源(DG)不断渗透到配电网中,电压越限和双向潮流等问题变得越发严重.智能软开关(SOP)是一种柔性电力电子装置,安装在配电网中用来替代传统联络开关,可以实现快速电压调节和准确潮流控制,从而有效解决DG所带来的相应问题.然而,SOP的投资成本较高,使得SOP选址定容问题显得尤为关键.文中提出一种基于改进灵敏度分析的有源配电网SOP优化配置方法.首先,结合DG出力的时序变化特性,从改善电压分布的角度采用改进灵敏度分析方法优化SOP选址;其次,采用二阶锥规划算法求解在改进灵敏度计算下的SOP选址定容优化模型;最后,在改进的IEEE 33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证.算例结果表明,采用文中提出的方法对SOP进行优化配置可有效节省配电网年度综合运行成本和改善系统电压,有利于提高有源配电网运行的经济性和可靠性.     

一种户用型多端口能量路由器功率协调控制策略

为了实现分布式电源接入及对电能进行有效管理,将具备高度灵活的功率控制及信息交互功能的能量路由器应用于低压配电网,使得源-网-荷-储能够一体化低碳运行,从而提升负荷调节能力与新能源消纳水平,保障电力系统稳定运行。因此,设计了一种面向低压配电网应用的户用型能量路由器,根据各端口应用对象特性,对其拓扑结构及功率协调控制策略进行研究,为电能生产和消费提供可靠的能源管理策略。最后,通过仿真验证的方法,建立MATLAB/Simulink仿真模型对其功率协调控制策略进行仿真验证。仿真结果表明：所提出的多端口能量路由器功率协调控制策略能够实现多种运行模式下不同端口之间的功率互济和系统功率平衡控制,在能源管理方面具有较高的灵活性、稳定性和可靠性。