计及网络拓扑下微电网有功调节对电压控制的适应性分析

由于微电网电气联系紧密,且低压线路阻抗比较大,其电压水平不仅与无功功率相关,也与有功功率密切相关。为此,建立了节点电压与有功功率的关系模型,推导了有功-电压灵敏度矩阵。针对微电网中电源逆变器一次电压控制的调节能力有限等问题,提出了一种微电网二次电压模糊控制策略。通过节点有功-电压灵敏度建模,考虑了网络拓扑的影响;基于模糊控制理论,建立了通过调节有功功率进行微电网实时电压控制模型,丰富了微电网电压控制的手段。算例分析表明:当微电网中线路电阻与电抗之比较大时,各节点电压受有功功率变化的影响较大。应对实时功率波动引起的电压偏离,除传统的无功控制策略之外,通过调节分布式电源的有功功率,也可以有效地将各节点电压控制在允许范围内,从而提高微电网的电压质量。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

基于区间数的改进NSGA-Ⅱ算法在微电网优化调度中的应用

针对分布式电源出力和负荷波动随机性等不确定因素对微电网运行稳定性和经济性的影响,提出在微电网的优化调度中结合有功和无功优化,以满足安全性和可靠性要求。引入区间数来表述含不确定因素的优化调度目标函数及约束条件,并建立以微电网发电费用、电压偏差量和网损为优化目标的动态多目标优化调度模型。同时提出一种基于区间数的多属性决策NSGA-Ⅱ算法来求解上述模型中的线性多目标函数,从而得到整个调度周期内的多目标优化调度Pareto最优解。最后利用17节点微电网仿真系统进行了仿真计算,计算结果表明本文方法可以协调优化调度问题中的经济性、安全性和可靠性,同时相比单一的有功或无功优化调度可以得到更优的微电网运行费用。     

含微电网的配电网优化调度

提出一种含微电网的配电网优化调度方法。首先根据多时间尺度微电网不平衡能量预测评估出未来调度周期微电网对外的最大输出功率和最大输入功率两个评估指标;然后以最大输出功率和最大输入功率为微电网与配电网交互功率约束条件的上、下限值,建立以运行成本最小为目标的配电网经济优化有功调度模型,并提出了求解该模型的最小费用最大流计算方法;最后在经济优化有功调度的基础上进行配电网无功优化。仿真算例表明,与基于微电网单一日前调度计划曲线的主动配电网优化调度方法相比,该模型与方法能够充分考虑微电网对外呈现的功率允许调节裕度,从而更有效地减少系统运行成本,降低网损,提高电压合格率。     

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。     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

基于电压的自治微电网分布式协调控制

针对自治微电网中频率与有功需求没有直接联系的情况,结合不同微电源的特点,给出了以本地节点电压作为调节目标实现有功(无功)平衡的分布式控制策略。有功可控的主动式电源以其有功输出来调节节点电压,实现了电压水平在长时间尺度下的稳定;电压源模式的储能式电源维持其节点电压幅度和相位稳定,保证电压水平的短期稳定和无功平衡;工作在有功调压模式的储能式电源以其有功输出来维持其节点电压水平的短期稳定;清洁能源有功输出跟随外部有功输入。利用储能式电源电压设定与其储能水平的反比关系,实现储能式电源充放电的分布式控制。给出了基于上述控制策略的单元控制方法,并以仿真验证了控制策略和单元控制的有效性。     

含微电网的主动配电网分级优化运行策略

分布式电源（DG）在主动配电网（ADN）中的渗透率越来越高，使ADN的调度变得日益复杂。随着微电网（MG）技术的发展，本文提出将MG看作一个独立的调度单元，参与到ADN的分级优化调度中。采用将有功和无功解耦的方法，有功优化阶段以配电网运行成本最小为目标，无功优化阶段以系统网损最低为目标，再将无功优化阶段计算出的系统网损代入有功优化的功率平衡约束条件中，反复计算得出ADN的最优运行策略。在有功优化问题上，分别采用启发式优化算法（Heuristic algorithm）和传统线性规划（Linear programming）法，并将两者的计算结果进行对比。最后以改造的IEEE-33节点配电网系统作为算例进行仿真分析，算例结果表明，所提出的分级优化调度方法大大降低了问题的计算难度，与传统线性规划法相比，采用启发式优化算法能更有效地减少系统运行成本。     

平抑功率脉动的微电网PQ控制策略优化设计

作为微电网分布式电源的主要控制方式之一,PQ控制在不平衡电压下运行时会产生有功和无功功率的脉动现象。文中推导出有功脉动幅值和无功脉动幅值之间的关系,并进一步提出了控制功率脉动的微电网二级控制策略。该方案根据最优化理论,以功率脉动幅值为优化目标,以文中定义的功率脉动率和PQ控制的功率给定值为约束建立优化模型。通过拉格朗日乘子法将优化模型转化成非线性方程组求解,从而得到正负序电流的最优给定值,然后利用双电流控制可以达到同时减小有功和无功脉动的目的。仿真结果表明,该方案相对于传统控制向微电网注入的负序电流较小,且有效控制了有功和无功脉动。     

平抑功率脉动的微电网PQ控制策略优化设计

作为微电网分布式电源的主要控制方式之一,PQ控制在不平衡电压下运行时会产生有功和无功功率的脉动现象.文中推导出有功脉动幅值和无功脉动幅值之间的关系,并进一步提出了控制功率脉动的微电网二级控制策略.该方案根据最优化理论,以功率脉动幅值为优化目标,以文中定义的功率脉动率和PQ控制的功率给定值为约束建立优化模型.通过拉格朗日乘子法将优化模型转化成非线性方程组求解,从而得到正负序电流的最优给定值,然后利用双电流控制可以达到同时减小有功和无功脉动的目的.仿真结果表明,该方案相对于传统控制向微电网注入的负序电流较小,且有效控制了有功和无功脉动.     

配合主网调度的配电网分布式电源主动控制策略

为了降低大量分布式电源接入配电网造成的电网潮流的不确定性,提出一种能够用于配合主网功率调度的配电网分布式电源控制策略。该策略可以实现主网对配电网在公共连接点处注入的有功和无功功率对给定参考值的跟踪,从而使整个配电网等效为可控的功率节点,使配电网具有一定的功率调度性能。同时,具有分布式电源间有功功率的分担以及平衡各分布式电源并网点处的电压的特性。该策略采用分布式一致性算法,只依赖邻居节点间的通信,不需要系统的全局信息。还给出配电网分布式电源通过控制无功实现电压平衡的阻抗条件。策略的有效性通过仿真得到了验证。     

考虑新能源接入的电网有功无功协调双层优化策略研究

随着高比例新能源接入电力系统,电网的安全、经济运行面临巨大的挑战。该文提出了考虑储能和多无功源的有功无功协调多目标优化控制策略。建立以有功网损和电压偏差最小的双层优化调度模型;采用鲸鱼群算法对该模型进行求解,得到帕累托最优解的分布;根据优化结果制定无功补偿装置的投切功率以及储能系统充放电策略,提升系统电压稳定性与平缓新能源出力波动,有效减少功率损耗,实现电网的安全、节能运行;在改进IEEE39节点系统上进行分析,验证所提模型与求解算法的有效性与合理性。     

基于微电网的电能质量问题研究

针对微电网规模较小以及多种形式电源的介入,受外界条件影响大的问题,分析了微电网环境下所面临的主要电能质量问题,提出采用功率电流双环控制技术、静止无功补偿器调压技术、发电并网逆变器滤波技术、微电网与配电网无功发生器联合运行的无功电压调节技术进行微电网环境下的电能质量控制。     

无功补偿设备和分布式电源协同的配电网优化控制策略研究

集中式控制模式因可靠性低、通信计算压力大、可扩展性差而不能适应高渗透率分布式电源接入的配电网控制的需求。考虑配电网中接入的无功补偿设备,基于分布式协同控制思想,利用分布式电源分组和无功补偿设备分组实现配电网多目标分布式优化控制。针对节点电压控制,设计了以分布式电源容量利用比为一致性变量的电压控制组分布式控制算法。根据配电网与外部电网交换功率差额的信息,设计了以无功补偿设备容量利用比为一致性变量的无功控制组分布式控制算法。对于有功功率控制,设计了分别以容量利用比和功率因数为一致性变量的有功控制组分布式控制算法。给出了各控制组分布式控制算法参数的整定方法,并进行了两种有功功率控制方法的比较。通过14节点配电网系统的仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。     

计及有功–无功功率协调控制的2层微电网优化调度模型

为协调微电网内不同种类的微源、缓解风电和光电的波动性给微电网调度所带来的干扰,提出了1种计及有功–无功协调控制的2层微电网优化调度模型。该模型的第1层为日前调度计划模型,求解以发电费用最小为目标的混合整数非线性规划模型,获得系统运行的参考值;第2层为实时调度控制模型,基于线性规划的交叉迭代方法求解,实现有功–无功功率的协调控制,保证微电网功率平衡。通过算例验证所提模型及方法,结果表明:实时调度控制能有效降低日前调度计划无法精确考虑的不确定因素的干扰,适用于微源出力和负荷大幅波动的情况,且系统电压不会剧烈变化。     

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。     

主动配电网分区分布式无功优化控制方法

大规模分布式电源的接入对配电网无功优化提出了巨大的挑战,而传统集中优化存在依赖中央控制器,易产生通信堵塞等弊端。为提高主动配电网无功电压控制的可靠性,采用二阶锥松弛技术建立了主动配电网无功优化模型,并基于辅助问题原理提出了一种主动配电网分区分布式无功优化控制方法,并进一步提出了边界变量标准化处理方法,以提高分区无功优化的收敛速度,实现全局网损优化。基于所提优化方法,各个分区仅需采集区内功率电压信息,并与相邻分区交互边界变量即可实现无功调度和全局网损优化,保证系统电压质量。最后,基于IEEE 69节点配电系统进行仿真,验证了所提控制方法的有效性。     

基于二分法的本地控制改善含分布式电源配电网电压质量

为了改善含分布式电源配电网的电压质量并避免控制策略对通信系统的依赖,提出一种基于本地控制的分布式电源控制方法。根据分布式电源并网点的实时电压采集值,控制相应分布式电源的有功出力和无功出力适当增大或减小,结合控制效果并采用二分法反复调节控制量,最终将并网点电压控制在电压偏差允许范围内。在对分布式电源的本地控制中,在有功功率最大功率跟踪的前提下,优先利用逆变器的剩余容量进行无功功率调节,若仍不奏效再适当削减有功功率输出。密切监视分布式电源的运行环境,一旦条件允许则及时增大有功功率输出以最大限度地利用自然资源。以IEEE33节点的配电网为例,对所建议的方法进行了分析和验证。结果表明了所建议的控制方法的可行性和有效性,对含分布式电源配电网的电压质量的改善效果明显。     

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。     

含分布式电源的配电网双层分区调压策略

针对高渗透的分布式电源(DG)在配电网络中造成逆功率潮流引起的电压越限问题,提出了一种基于改进Fast-Newman算法的配电网双层分区调压策略。改进的Fast-Newman算法引入了考虑DG接入位置以及无功/有功-电压灵敏度矩阵的改进模块度增量,可将分布式配电网进行更为细致合理的划分。双层分区调压策略首先通过改进的Fast-Newman算法分别针对无功补偿(RPC)与有功削减(APC)对配电网进行分区。而后在分区结果中进一步筛选节点组成优先调节节点集。最后为应对高渗透DG配电网的复杂潮流造成的非线性复杂解空间的问题,使用PSO算法分别计算优先调节节点集中各节点的RPC与APC最佳调度值,以优化DG注入点潮流,实现无功/有功调整的合理组合。所提方法在IEEE33节点以及改进的IEEE123节点上进行案例研究,通过与非分区电压调整模型对比,表明该策略通过调度少量节点的RPC与APC,即可达到全网电压调整的目的,且调整后的节点电压更为平稳。