低压配电网分布式光伏接纳能力分析

分布式光伏的并网和利用是应对当前能源和环境危机的重要方式,高比例分布式光伏接入所导致的电压越限是制约配电网接纳分布式光伏的重要因素之一。以提高配电网对分布式光伏的接纳量为首要目标,考虑多电压等级配电网的配合,提出利用中压主动配电网的调控能力,通过中低压配电网的相互影响缓解低压配电网调压手段缺乏,提升低压配电网接纳分布式光伏能力的方法:首先考虑配电网中分布式光伏和负荷出力的时序性,根据季节和天气构建12种场景,对配电网进行一年的时序全过程模拟。然后建立10 kV中压主动配电网优化运行模型和380 V辐射型低压配电网分布式光伏选址定容模型。仿真结果表明所提方法可以提高低压配电网接纳分布式光伏的能力。除此之外,进一步分析了分布式光伏接入和调压对中压主动配电网电压的影响,以及低压配电网中负荷对接纳分布式光伏和调压方式的影响。     

配电网络及其自动化技术讲座（2）——配电网接线方式与运行控制

配电网按电压等级可分为高压配电网(220kv，110kV)、中压配电网(66kv，35kV，10kV，6kV)和低压配电网(220／380V)。配电网的接线是由高、中、低压配电线路和联系它们的变、配电所组成的，按供电可靠性可分为无备用和有备用两大类。配电网建设是实现配电网自动化的基础，其接线方式直接影响着配电网的运行方式。采用何种接线方式必须根据负荷发展情况、供电区地理位置、用电负荷性质及用户对供电可靠性要求来确定。     

基于磁控SVC的220kV变电站多侧电压无功协同控制

对于110 kV及以下只有两个电压等级的变电站,以低压侧电压和高压侧功率因数作为主控目标,所以一般只在变电站低压侧装一个磁控SVC。对220 kV三电压等级变电站,变电站的中压侧和低压侧接有不同负载,单个磁控SVC无法同时满足多侧电压无功的调节要求。本文提出一种基于磁控SVC的220 kV变电站多侧电压无功协同控制方法,考虑了主变压器各侧的相互影响。同时本文建立了中压侧配置MCR和低压侧配置磁控SVC的220 kV变电站Matlab/Simulink仿真模型且进行了仿真,结果表明在中低压侧接不同的负荷下均能使多侧电压及无功满足要求,能够有效改善电压质量。     

面向中低压一体化的配网无功优化方法

针对当前中低压配电网一体化的发展趋势以及分布式电源的大量接入问题,为提高中低压配电网的运行效率和分布式电源的利用率,建立了一种基于中压主干线-支路-配电变压器-低压线路-用户关系的中低压一体化的无功优化模型。考虑了配电网三相不平衡的特点,以系统网损与电压偏移为优化目标,以传统无功设备和分布式电源的协调控制为手段,通过遗传算法进行求解,以实现中低压一体化配电网无功优化控制。对修改的IEEE37节点配电网系统进行仿真,结果表明所提方法是有效的。     

基于MCR和MSVC的220kV变电站多电压等级无功电压综合控制

目前变电站的电压无功综合自动控制装置主要是针对110k V及以下两个电压等级的变电站,且仅以低压侧电压和高压侧功率因数作为主控目标。对于220k V三电压等级变电站,本文提出一种基于磁控电抗器(MCR)和磁控静止无功补偿装置(MSVC)的变电站多电压等级无功电压综合控制方法,在综合考虑主变压器各侧的相互影响以及两侧无功补偿装置的配合作用的基础上,以变电站三侧母线电压和高压侧功率因数为控制目标。同时本文建立了包含两台主变压器的变电站Matlab/Simulink仿真模型且进行了仿真研究,主变中压侧配置MCR、低压侧配置MSVC,并将其与单独在低压侧接MSVC和单独在中压侧接MCR的仿真研究进行对比,结果表明中、低压侧配合协调控制的方法可在不同的运行方式下实现三侧电压合格以及总体无功平衡,有效地改善电能质量。     

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。     

直流配电网电压等级序列研究

直流输电相关技术的发展使得构建一个多级直流网络配电系统成为可能。首先详细分析了直流配电电压等级序列制定的基本原则与主要约束条件。在分析各电压等级直流配电能力基础上,以负荷需求为基本出发点,综合考虑相关设备制造水平、电网结构优化需要等方面,提出了一套高压、中压、低压以及超低压相互配合的直流配电网电压等级序列。最后通过具体算例,简要分析了多级直流配电的经济性。     

配电网技术的发展及未来展望

正1配电网概述配电网是从输电网或地区发电厂接受电能,并通过配电设施就地或者逐级配送给各类用户的电力网络,一般分为高压配电网、中压配电网和低压配电网。通常所指的配电网为中压配电网和低压配电网,即从"变电站10(6)千伏开关柜出线端子"到"与客户分界点"。但也有个例存在,如有些发达地区110千伏线路也用于配电网,而有些县域的35千伏线路也用于主网,因此配电网的电压等级主要取决于各个城市电网规模或者城市用电量。     

含不接地逆变电源的中低压配电网三相潮流模型

现有的逆变电源三相稳态模型以相电压可控为基础,并不适用于无中性线引出的不接地逆变电源。该文考虑逆变电源的电压控制和电流控制两种模式,以及PQ、PV和PI等不同控制方式,提出不接地逆变电源的线电压稳态模型。在此基础上,为适应逆变电源的线电压建模特点,以及中压配电网三相三线不接地和低压配电网三相四线重复接地的结构特点,提出含不接地逆变电源中低压配电网的相/线电压混合三相潮流模型。用IEEE-4节点标准测试系统和含不接地逆变电源的23节点中低压配电网算例验证所提潮流模型的正确性和有效性。仿真结果表明,该模型能够反映不接地逆变电源的控制特性,适用于计算常规中低压配电网以及含不接地逆变电源中低压配电网的三相潮流。     

多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应多目标协调优化

高间歇性DG持续大量接入给传统配电网电压无功控制带来严峻挑战。利用新兴DG与传统设备(如电容器、OLTC等)进行电压无功协调控制显得尤为重要。然而,现有协调控制研究多采用负荷与出力的日前预测,并基于平衡网络模型和单一电压等级假设,导致其控制结果不合理或不可行。为应对上述技术挑战,基于主动配电网双向信息通信并采用自适应动态权重策略,提出一种含中压(三相三线)和低压(三相四线)的多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应协调优化控制策略。通过中压侧传统三角形开关电容器与低压侧新兴分布式光伏逆变器的协调控制,实现网损、电压幅值、不平衡度、电容器动作成本及光伏逆变器出力成本的综合运行优化。为有效求解上述配网最优潮流问题,采用改进直接法潮流和粒子群算法进行联合求解。最后,基于某澳大利亚真实配电网开展24 h多场景仿真,以验证所提电压无功控制的可行性、有效性及优越性。     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

适用于中低压配电网的VSG多机协同鲁棒运行控制方法

虚拟同步发电机(VSG)作为一种新型电网友好型运行控制方法,通常情况下大多以中低压、多节点分散接入配电网,其存在多类不确定因素以及多机协同运行控制问题,给配电网的安全稳定控制带来了一定的挑战。为此,提出了一种面向中低压配电网的VSG多机协同鲁棒运行控制方法,主要针对协同运行控制中的母线电压跟踪、多机功率均分以及中低压配电网中线路阻抗参数不确定造成的功率耦合不确定和系统设备出力不确定等问题进行了讨论。通过建立VSG并网模型,将不确定功率耦合转化为模型不确定问题进行设计;考虑到中低压配电网中可能存在的拓扑未知和模型阶数较高的问题,通过直接扩张母线电压状态和多机功率均分状态,建立多VSG并网协同控制模型;采用鲁棒控制理论设计整体系统的反馈控制器,抑制模型内部的功率不确定耦合和外部设备不确定出力对控制性能的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真模型验证了所提方法的有效性。     

基于约束型深度强化学习的主动配电网 电压控制策略

随着分布式电源与随机性负荷的大量接入,配电网的电压波动问题变得愈发严重。主动配电网能通过各种电压无功控制器平抑电压波动,但通常需要求解一个复杂的混合整数二阶锥规划问题,难以做到实时控制。文中利用深度强化学习建立了一个主动配电网实时电压控制模型,能快速得到满足潮流约束的控制策略。采集节点有功、节点无功、设备档位、时间步作为环境状态变量;以和网损及设备操作相关的费用作为回报函数来协调三个控制设备;通过基于长短时记忆网络的约束型强化学习来求解,从而建立主动配电网实时电压控制模型。基于4节点测试系统和IEEE-33节点测试系统进行了仿真,仿真结果表明,所提的深度强化学习方法能确保潮流约束,电压控制模型能实时控制电压无功控制器,以保证配电网的电压质量。     

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。     

考虑通信基站需求响应的城市中压配电网阻塞管控模型

随着城市用电量的增加和新型负荷的广泛加入,城市电网阻塞问题亟待解决。5G基站耗电量大、分布范围广、调节潜力强,其参与需求响应可以有效缓解城市中压配电网阻塞。因此,构建了考虑通信基站需求响应的城市中压配电网阻塞管控模型。首先,通过分析5G基站工作原理,建立5G基站功率可调模型；然后,考虑网络潮流约束和城市通信需求约束,以阻塞管控成本最小为目标,建立城市中压配电网阻塞管控模型；最后,算例验证所提模型不仅可以解决城市中压配电网阻塞问题,还可有效提高经济效益。     

基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator, SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG的无功-电压控制小信号模型。其次,通过类比等效实现了不同类型无功源电压控制模型形式的统一,并结合系统电压灵敏度关系建立了系统整体电压控制模型。在此基础上考虑系统状态变化对控制参数的影响,并计及各设备无功出力约束,设计了系统模型预测控制器。最后,基于IEEE33节点系统进行仿真,验证了在光伏出力波动和负荷投切两种情况下所提方法均能够快速、有效地抑制电压波动,为有源配电网快速电压协同控制提供了理论基础。     

高渗透率下兼顾光伏出力和网损的配电网运行优化方法

针对高渗透率光伏接入的配电网电压越限和经济运行问题,提出了有功无功协调优化的方法。分析了电压约束条件下的光伏有功出力限值,研究了高渗透率光伏接入的配电网电压越限机理,提出了综合考虑光伏有功出力和网损差值的净出力指标,以最大净出力为目标函数,计及敏感节点电压约束,建立了光伏有功出力和网损的综合优化模型。算例分析验证了该方法的电压控制能力和优越经济性,且其经济性随光伏有功出力增大呈现“先增后减”变化特征;一般场景下优化模型运行于最大功率点的最小网损方式,极端场景下则调整少量光伏有功出力满足电压约束。     

基于控制目标松弛的输电设备过载预防控制在线决策

基于有功灵敏度的线性规划模型可快速有效地进行预防控制策略求解,但是由直流潮流法得到的有功灵敏度忽略了电压和网损的影响,导致预防控制策略结果难以满足交流潮流校核计算精度要求。为此,文中提出一种基于控制目标松弛的输电设备过载预防控制在线决策方法。首先,根据过载安全裕度确定参与控制的关键设备及对应预想故障下的有功灵敏度;然后,通过聚类分析对有功调整措施的搜索空间进行降维;接着,建立过载预防控制在线决策的线性规划模型;最后,按预防控制的有功精度将关键设备的有功限额按档位进行松弛,根据交流潮流校核结果确定最优解的搜索方向,不断逼近最优解。通过实际电网的算例分析验证了所提方法的正确性和有效性。     

计及光伏多状态调节能力的配电网多时间尺度电压优化

随着分布式电源的渗透率逐渐增大,其本身所具有的波动性和不确定性给配电网的电能质量及其稳定性带来了巨大挑战.考虑配电网在现有慢动作调节设备难以满足无功电压调节需求的情况下,将改善因光伏随机波动性所引发的电压偏差和波动作为优化目标,提出了一种考虑分布式光伏多运行状态调节能力与传统无功调节设备相协调的配电网多时间尺度无功电压...     

直流配电网电压控制技术综述

随着分布式可再生能源的快速发展以及电动汽车、数据中心等大量直流负荷的普及,交流配电网的运行和管理受到了挑战。直流配电系统潮流灵活可控,可闭环运行,供电方式多样,具有更广阔的应用前景。但是,相比交流系统的控制,直流配电系统的控制更加复杂。直流电压作为衡量直流配电网有功功率平衡的唯一指标,其稳定控制对直流配电网的可靠运行至关重要。文中首先列举了直流配电网的典型拓扑结构和直流电压等级序列;然后,总结了直流配电网中关键设备电力电子变流器的控制技术;接着,梳理了直流配电网的传统电压控制策略,并对目前一些改进的直流电网电压控制策略进行了深入分析和总结。最后,指出了直流配电网电压控制需要重点关注和解决的问题,可为未来直流配电网直流电压控制的进一步研究提供思路和借鉴。