大惯性电动机负荷运行特性对油田区域配电网电压暂降影响仿真分析

油田配电网是保障供电可靠性与提高运行经济性的关键环节,电压暂降是表征供能质量的重要指标,油田配电网由电压暂降引起的电能质量问题日益突出,严重影响油田产量。油田典型用电负荷抽油机具有惯性大、周期运行等特点,电压暂降后会产生较大的反电动势,给电压暂降治理造成一定的难度。为了分析大惯性电动机负荷对电压暂降传播过程中的影响,将理论分析与电磁暂态仿真验证相结合,建立油田区域配电网简化拓扑图,对大惯性电动机负荷在电压暂降传播过程中的影响进行机理分析,利用电磁暂态仿真软件PSCAD进行仿真,验证了理论分析的正确性。     

规模化电动汽车接入主动配电网研究进展综述

随着电动汽车的快速发展,规模化电动汽车接入主动配电网会产生极大的扰动,如何维持及增强电网稳定性具有重要意义。详细阐述了国内外规模化电动汽车接入主动配电网的研究进度,基于电能质量、电网调频、电压稳定性、配电网经济性4个方面进行评述,并对我国电动汽车规模化入网的发展提出可行性建议。     

电动汽车充电站有序接入配电网谐波特性分析

针对电动汽车快速充电站接入配电网引起的谐波/间谐波含量偏高的问题,对其谐波/间谐波特性进行了分析。首先对含有电动汽车快速充电站的配电网进行建模,提出了基于粒子群优化算法的电动汽车有序接入配电网优化策略。该策略以降低电动汽车接入配电网谐波含量为目的,对电动汽车接入配电网数目进行智能控制。理论分析了单台及多台电动汽车接入配电网产生的谐波影响,以及多台电动车采用分布式接入与有序接入配电网产生的谐波影响。使用基于粒子群优化算法的电动汽车有序接入配电网的优化策略来控制电动汽车接入电网数目可以有效地降低谐波含量。通过仿真分析验证了其有效性。     

含分布式电源的配电网电压暂降评估

运用蒙特卡洛法研究了含分布式电源的配电网电压暂降评估。分别建立了同步机型DG和逆变器型DG的仿真模型,然后基于EMTDC/PSCAD运用蒙特卡洛法对含分布式电源的典型配电网进行了仿真,采用系统平均均方根值变化频率作为评价各节点电压暂降的指标。结合多个仿真算例分析了DG的类型、控制策略、出力和接入位置对电压暂降的影响。仿真结果表明,逆变器型DG的接入能够降低配电网电压暂降的发生频次,DG的控制策略、出力和接入位置都会对电压暂降产生一定的影响,这为配置分布式电源和缓解电压暂降问题提供了参考。     

基于GUIDE的配电网暂态电能质量仿真系统设计∗

电力电子元件、非线性负荷、分布式电源等大量接入电网,带来巨大经济效益的同时对电网的电能质量也产生了较大影响,所以有必要在这类负荷并网运行之前对其可能给配电网电能质量造成的影响进行预估.为此,在 MATLAB/Simulink中搭建配电网基本模型以及暂态电能质量干扰源模型,完成对谐波、三相不平衡、电压暂降 (暂升)、电压波动的仿真,并且利用 GUIDE设计用于配电网暂态电能质量仿真的人机交互界面,方便使用者对线路结 构参数,暂态电能质量事件的类型及其发生的位置、程度和时间进行自定义设置.最后利用此系统以九节点系统图为例进行仿真试验,仿真试验结果验证了此仿真系统的可行性.     

提高快充电站与配电网互动能力的储能系统模型及控制策略

快充电站的大功率运行特性加剧了电网失稳风险,成为限制其规模化应用的瓶颈,在此背景下提出了含储能快充电站的应用模式。针对充储网络与配电网双向融合产生的频率、电压支撑等暂态问题与负荷削峰填谷等中长期动态稳定问题,提出一种电池储能系统多时间尺度仿真模型,并对各组成模块的控制策略展开研究。首先,采用功率解耦控制方式实现储能系统的调节能力最大化;其次,为增强储能系统自动检测、快速调节和精准控制的能力,在仿真模型中加入附加频率控制、电压控制环节,并设置限幅约束和动作死区。最后,基于区域配电网中含储能快充电站实例,对储能系统仿真模型及其控制策略的有效性进行验证分析。     

电动汽车充电站接入配电网的电能质量评估

随着电动汽车的普及,大规模的充电站接入配电网,评估电动汽车充电过程对配电网电能质量的影响程度是必要的,文章提出了一种对电动汽车充电站进行综合电能质量评估方法。依据充电站接入配电网的场景特征选取合适的电能质量指标建立评估模型,针对主观或客观赋权的单一性,采用层次分析法与熵权法结合,并采用基于最大熵原理的乘法合成法进行综合赋权,同时反映主观判断和指标数据的客观信息,将雷达图的评估方法应用到电能质量评估中,将评估对象图形化,直观地呈现不同时期的电能质量整体劣变程度及各项指标的劣变过程。该方法可以为电能质量的优化治理方案提供决策支持。通过仿真实例的分析,验证了方法的可行性。     

电动汽车充电对电网的谐波影响研究

近年来,电动汽车产业发展迅猛,电动汽车相关技术已经成为研究焦点,电动汽车的规模化接入对电网的经济可靠运行以及电能质量问题越来越受到关注,谐波问题是电能质量影响的重要方面,首先通过对不同种类充电桩的MATLAB/Simulink建模研究单台充电桩引起的电压谐波分布及电压总谐波畸变,其次,对不同类型充电桩组成的充电站进行建模,并仿真分析在不同渗透率情况下对电网接入点的电压谐波影响情况,最后给出了电动汽车充电站建设中的几条建议。     

计及风光储与充电站的主动配电网双层协同规划

分布式电源与电动汽车充电站的大量接入已对配电网的经济性、电压质量等产生了重要影响。基于这个背景,本文对电动汽车的充电需求进行了分析,以规划总成本最低、节点电压质量最优为目标,提出了一种计及风光资源、储能以及充电站的主动配电网双层协同规划模型,采用改进的NSGA-II算法进行求解。通过改进的IEEE-33节点算例进行仿真,将不同规划方法所得到的规划方案结果进行对比,验证了所提模型的有效性。本文的研究可为含有分布式电源与充电站的主动配电网协同规划提供新思路。     

基于态势感知的高渗透率电动汽车接入电网后电压调整策略

随着电动汽车使用量增加,区域配电网在高渗透率电动汽车接入配电网后会出现节点电压越限问题。基于态势感知技术,提出区域配电网内无功补偿设备以及电动汽车充电站联合参与的电压调整策略,通过构建二级调压模式确保配电网的电压状态。首先,在态势觉察阶段收集电动汽车状态、电网运行状态以及电动汽车充电站状态等信息;其次在态势理解阶段利用态势觉察阶段收集到的信息进行高渗透率电动汽车接入电网后模拟构建综合成本最小目标函数;然后在态势预测阶段根据电动汽车充电需求、电动汽车充电站信息预测高渗透率电动汽车接入电网后配电网电压偏差,基于潮流断面建立全局电气距离矩阵对预测电压修正,确认电网预测电压偏差;最后在利导阶段引入配电网电压偏差指标确定配电网电压偏离程度同时考虑配电网调压方式,对于不同程度的电压偏差确定配电网二级调压控制策略。通过IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所提方法能够有效解决高渗透率电动汽车接入电网后电网电压越限问题。     

考虑电动汽车停泊特性的充电站-电网互动策略研究

研究充电站与电网之间的互动,对改善电动汽车的无序充电行为具有十分重要的意义。提出了一种考虑电动汽车停泊特性的充电站-电网互动策略。首先,基于历史数据,配电网运营商优化分时电价,以减少负荷波动。其次,考虑到电动汽车的停泊特性,充电站根据配电网运营商发布的充放电价格控制电动汽车的充放电功率。最后,配电网运营商通过动态重构策略改变配电网的潮流分布,以提高电压质量并降低线路损耗。基于IEEE-33节点配电网系统进行了仿真,仿真结果表明所提的互动策略可以提高充电站的利益,并能降低配电网的网损。     

计及充电站无功补偿的配电网日前-实时协调优化模型

电动汽车通过充电桩的变流器接口接入配电网,变流器的无功功率调节能力有助于改善配电网电压分布和运行效率.文中提出一种计及充电站无功补偿的配电网日前-实时协调优化模型.首先,建立了以配电网运营成本最小为优化目标的日前优化模型,确定充电站日前有功功率、电容器组投切和有载调压挡位.再根据日前优化结果和电动汽车实时数据,建立配电网与充电站分层协调的电动汽车有功和无功功率实时优化模型,其中为确保每台电动汽车离开时能够达到目标荷电状态,考虑电动汽车前一时刻荷电状态的影响动态调整其当前荷电状态边界.最后,通过IEEE 33节点系统测试验证了所提模型的有效性.     

电动汽车充电负荷时空分布及其对配电网的影响

电动汽车充电负荷因受诸多因素影响而充满随机性与复杂性,随着电动汽车的规模化应用,势必会给配电网带来一系列问题,这也成为目前国内外学者和相关科研机构的研究热点。基于电动汽车充电运行数据,选取充电起始时间和充电持续时间作为影响充电负荷时间分布的关键因素,结合用户充电行为的不确定性分析,建立电动汽车充电负荷的时间分布模型。以此为根据,对充电负荷区域进行划分,建立电动汽车充电负荷的时空分布模型。通过算例分析,研究电动汽车充电负荷对配电网运行中的电压质量、网络损耗及日负荷曲线的影响。     

基于负载电流补偿与转速反馈的飞轮储能系统控制策略

为缓解电动汽车快速充电对电网的冲击,研究在直流快速充电站(DC fast charging station,DC-FCS)应用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)式飞轮储能系统(flywheel energy storage system,FESS)。在传统PMSM双闭环控制的基础上提出基于负载电流补偿与转速反馈的控制策略。首先建立电动汽车直流快速充电站负荷数学模型,对其冲击特性进行分析。然后阐明所提飞轮储能系统控制策略,并设计配有PMSM-FESS的直流快速充电站控制系统。最后在Matlab/Simulink软件平台上搭建配有FESS的快速充电站系统仿真模型。仿真结果表明：所提PMSM-FESS控制策略可有效限制电网功率上升速率,补偿快速充电站母线电压跌落;即使面临多台电动汽车短时间连续接入的情形,所提控制策略仍可有效缓解直流快速充电站对电网的冲击,降低直流母线电压跌落幅度。     

电动汽车充电对配电网电压质量的影响研究

大规模电动汽车接入居民小区配电网可能会引起电压质量问题,有必要建立有效的充电负荷模型,研究电动汽车充电对配电网电压质量的影响,为配电网的升级改造、充电桩的合理建设提供理论依据。本文提出了一种计及周末充电高峰效应的私家车充电负荷计算方法,该方法能够反映电动汽车用户的充电习惯,体现不同日期间充电负荷的差别。然后,利用MATLAB软件搭建了配电网模型,仿真分析了不同规模电动汽车接入配电网后对节点电压偏移、电压不平衡的影响,仿真设计了不同的场景,综合考虑了快速充电与慢速充电、纯电式与插入式电动汽车充电对配电网的不同影响,同时考虑了慢速充电在三相均衡充电与不均衡充电模式下对三相电压不平衡的影响。     

电动汽车的主动管理及其对配网的影响建模

随着智能配电网的快速发展,大量分布式能源的接入使得配电网面临一些新的挑战。文章首先介绍了主动配电网的含义和结构,然后针对电动汽车作为主动负荷的特点,提出了以电动汽车整合实体为中心的分层控制结构。基于电动汽车及其主动管理对电网稳态运行的影响和效益分析,提出针对不同充电策略情况下评估电动汽车对低压和中压配电网影响的方法,建立相应的数学模型和算法流程,并进行了相关的仿真实验和结果分析,为将来配电网中电动汽车的主动管理与控制提供了理论基础。     

Bi-directional electric vehicle fast charging station with novel reactive power compensation for voltage regulation

Excessive carbon emissions from the current transportation sector has encouraged the growth of electric vehicles. Despite the environmental and economical benefits electric vehicles charging will introduce negative impacts on the existing network operation. This paper examines the voltage impact due to electric vehicle fast charging in low voltage distribution network during the peak load condition. Simulation results show that fast charging of only six electric vehicles have driven the network to go beyond the safe operational voltage level. Therefore, a bi-directional DC fast charging station with novel control topology is proposed to solve the voltage drop problem. The switching of power converter modules of DC fast charging station are controlled to fast charge the electric vehicles with new constant current/reduced constant current approach. The control topology maintains the DC-link voltage at 800 V and provides reactive power compensation to regulate the network bus voltage at the steady-state voltage or rated voltage (one per unit). The reactive power compensation is realized by simple direct-voltage control, which is capable of supplying sufficient reactive power to grid in situations where the electric vehicle is charging or electric vehicle is not receiving charges.     

计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法

在电动汽车直流快充站的应用场景下,以限制电网功率爬坡率并补偿母线电压跌落为目标,提出计及源-储-荷功率特性的飞轮储能系统容量配置方法。首先,根据源-储-荷的功率关系得到飞轮机械角速度增量与母线电压跌落幅值之比近似为时间的函数;根据快充站内电网侧变流器的功率特性,推导得到电网最大功率爬坡率与母线电压最大跌落幅度之间近似呈正比关系。然后,针对额定功率不同的快速充电负荷,在满足直流母线电压等级与永磁同步电机电磁约束条件的基础上,重点探讨飞轮转子转动惯量与初始机械角速度的设定,并且分析了飞轮侧储能变流器的容量约束条件。最后,在MATLAB/Simulink中搭建系统的仿真模型,验证所提飞轮储能系统容量配置方法的正确性。     

电动汽车接入充电对配电网电压波动的影响

针对电动汽车接入充电增加了发电、输电和配电等方面的压力问题,提出电动汽车接入充电对配电网电压波动的影响。从交流充电桩、充电站、电池充换站几方面分析当前常见电动汽车接入充电设施,并指出电动汽车接入充电设施运行原理。以三相平衡负荷、单相负荷2种充电方式为主,分析汽车接入充电对电压波动产生的影响。采用增强配电网的供电能力、静止无功补偿器和有源滤波器改善电压波动。实验结果表明:不可控整流状态下,电动汽车接入充电对配电网电压产生的影响较大,不可直接接入电网,但在PWM整流状态下,接入充电对配电网电压产生的影响较小,电压波动在标准范围内。     

考虑分区域动态电价机制引导的电动汽车充电优化策略

为应对大规模电动汽车无序充电引起的配电网运行损耗增加问题,提出一种分区域动态电价机制引导的电动汽车(electric vehicle,EV)充电优化策略。该动态电价机制是根据不同区域内的负荷特点建立不同的动态电价,从而优化对应区域的EV充电。其中商业区建立计及充电站充电总功率的动态电价模型,居民区和办公区采用计及风光出力的动态电价模型。同时,提出充电效益系数模型以提升在居民区和办公区用户的充电时间满意度。最后,在IEEE33节点系统上进行仿真验证。结果表明,所提出的基于分区域动态电价机制的EV充电优化策略能够在保证车主利益的同时,降低网损、提高配网电压质量、促进风光消纳以及提升配网的经济性。