分布式光伏并网对配电网电压的影响

分布式发电以其经济、环保的优势在飞速发展,其中分布式光伏电源发展最为迅速。分布式光伏接入配电网,具有很大的随机性,对配电网系统的电能质量、短路电流、电网损耗、谐波等方面产生显著影响,重点分析对配电网电压的影响。通过理论分析分布式光伏接入点的位置、光伏接入容量以及馈线长度对配电网电压的影响,并通过仿真验证其成正比关系,最后提出解决对策,有利于深入研究分布式光伏接入对配电网的影响。     

考虑电压质量与短路容量约束的分布式电源准入容量分析

在以风能、光伏为主要发电形式的分布式电源大量并网的趋势下,研究配电网接纳分布式电源的准入容量对电力系统运行调度人员意义重大。在充分考虑电压偏差与电压波动指标的前提下兼顾短路容量不越限,建立了以分布式电源接入容量最大为目标函数的优化模型。通过实际配电网算例,分析了不同类型的分布式电源以及不同接入容量对配电网的影响,给出了分布式风机和光伏不同输出特性组合下最大可接入容量边界。研究结果表明:分布式电源的接入对配电系统短路容量的影响有限,不会对传统的配电自动化系统产生实质的影响,电压偏差和电压波动约束是制约分布式电源准入容量的主要影响因素。     

多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究

针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性,对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析,并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在DIg SILENT/Power Factory仿真平台上搭建了国际大电网会议(CIGRE)认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构,并根据IEC 61400-4-15标准在该平台上搭建了IEC电压闪变仪,对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明,含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂;配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。     

过电压限制下分布式光伏电源最大允许接入峰值容量的计算

在传统配电网中接入分布式光伏电源会带来诸多不利因素,如可能导致接入点处过电压,因此,必须限制分布式光伏电源实际接入峰值容量。通过计算在配电网馈线上所有负荷等级下分布式光伏电源的最大允许输出功率及采用相关观测数据,可大致计算出分布式光伏电源的最大允许接入峰值容量,将分布式光伏电源的实际接入峰值容量控制在最大允许接入峰值容量内,一般可避免接入点处出现过电压现象。当配电网馈线离满载运行还有一定余量时,分布式光伏电源按超前功率因数运行,可提高最大允许接入峰值容量,从而提高分布式光伏电源在配电网中的渗透率。     

分布式光伏电源极端可接入容量极限研究

为了防止大量分布式光伏电源接入配电网后可能引起电压偏差和电压波动越限,建立了负荷和分布式光伏电源引起的电压偏差和电压波动的计算模型。并在此基础上定义了分布式光伏电源极端可接入容量极限的概念,即负荷为0的极端情况下不致引起电压偏差和电压波动问题的分布式光伏电源接入容量极限。推导了6种典型分布情况下线路电压偏差和电压波动不越限时所能允许接入的极端容量极限。针对10 k V典型线路,给出了不同线型下城市配电网和农村配电网中分布式光伏电源安全接入的极端容量极限值。结果表明,分布式光伏电源极端可接入容量极限是保守的限值,只要满足该容量极限,无论分布式光伏电源和负荷的如何分布情况,都不至于对配电网产生不可接受的电压偏差或电压波动。     

电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估

针对多个三相不平衡配电网络,在不同位置接入分布式光伏,运用OpenDSS软件计算了分布式光伏接入配网后节点电压偏差及谐波电压畸变率。根据ANSI C84.1-2006稳态电压标准以及IEEE519-1992谐波标准对电压偏差和谐波电压畸变率进行约束,得出不同位置下稳态电压偏差和谐波约束下分布式光伏的最大渗透率,同时分析了线路调压器及光伏接入点短路容量与光伏渗透率的关系。研究结果表明,光伏渗透率与具体配电网的拓扑结构和线路参数相关,光伏接入点越靠近馈线首端,渗透率越大。同时考虑电压偏差和谐波约束下光伏渗透率至少能达到20%,并且使线路调压器与其下游接入的光伏发电功率协调配合也可显著提高光伏的渗透率。     

分布式光伏接入对西宁配电网电压的影响研究

通过理论分析分布式光伏接入对配电网电压的影响机理,得出分布式光伏接入配电网可提高配电网整体电压水平,且不同接入位置和容量对电压的影响也不尽相同。并针对西宁城区典型分布式光伏接入方案在DIg SILENT平台上搭建仿真模型,仿真结果表明:分布式光伏接入只对接入点所在馈线电压偏差有影响,且电压偏差与接入配电网的分布式光伏容量有关,容量越大影响越明显。仿真结果验证了理论分析的正确性,对指导西宁城区分布式光伏接入提供有效参考。     

考虑多影响要素的分布式光伏接入配电网馈线位置及容量研究

文章针对光伏电源出力的波动性可能带来的配电网电压波动问题,结合光伏电源一次能源特性,开展了分布式光伏对配电网馈线电压波动影响机理的一般性分析,提出了10 kV馈线可接入的最大光伏容量的估算公式;在此基础上总结了包括接馈线结构、线路型号、供电范围、线路负荷分布等在内的并网相关影响因素,构建了综合考虑所提影响因素的分布式光伏接入配电网馈线典型场景。基于所提场景的仿真分析,给出了分布式光伏接入配电网馈线位置的推荐方案以及分布式光伏接入馈线的各影响因素影响大小的评估结果。     

考虑电能质量问题的分布式光伏发电接入规划方法

分布式光伏电源由于自身特点及其出力会随环境因素变化,接入后容易造成电网的电能质量越限。将在分布式光伏发电接入配电网的规划阶段考虑电能质量问题,提出一种考虑电能质量问题的分布式光伏发电的规划方法。在确定基于最大接入容量的光伏电源优化配置的接入方案后,取接入点的电流总谐波畸变率、电压偏差和电压波动作为表征配电网电能质量的特征量,用数据包络分析的方法评估接入点的电能质量,对不符合电能质量标准的接入点给出修正方案。最后得到一种电能质量水平达标的分布式光伏发电的规划方案,并在算例中结果验证了所提方法的有效性。     

分布式光伏电源与负荷分布接近条件下的可接入容量分析

为了给分布式光伏电源接入规划提供科学决策依据,建立了负荷和分布式光伏电源在各种分布下所引起的电压偏差和电压波动数学模型。在此基础上,以分布式光伏电源引起的最大电压上偏差和最大电压波动以及无分布式光伏电源时单纯由负载引起的最大电压下偏差为约束条件,推导出了6种负荷和分布式光伏电源容量沿馈线相同分布条件下能够满足电压质量要求的分布式光伏电源允许接入容量范围。以城市配电网和农村配电网的典型参数为例对所提出方法进行了分析和说明,结果表明所建议方法是可行的,并且能够有效得出允许接入的分布式光伏电源的容量范围。     

基于RTDS储能对光伏发电PCC电压影响研究

大容量光伏发电集中并网对配电网特别是PCC电压造成一定影响,光伏电站配置适当容量的储能系统,可有效降低光伏电站PCC电压波动。本文基于RTDS建立了光储并网发电系统模型,仿真光照强度、环境温度以及邻近负荷变化,分析了PCC有无储能系统两种情况下的功率、电压有效值变化。根据电压有效值标准差数据,定量计算PCC电压波动降低幅度。仿真结果表明,储能系统可有效抑制光伏电站PCC的电压波动及逆功率运行,提高PCC电能质量。光伏出力越大,储能系统抑制PCC电压波动效果越明显。本文成果可为降低新能源PCC电压波动及大规模光储系统发展提供借鉴。     

典型功能区分布式光伏接入对配电网建设改造的影响

随着分布式光伏大量接入,配电网电能质量、短路容量、潮流分布等都受到一定的影响,光伏发电在就地消纳的同时可能产生倒送,因此传统配电网面临升级改造的新形势。对于不同典型功能区的光伏发电接入,如何定量分析配电网建设改造工作量是一个亟待解决的问题。根据光伏最大盈余发用比指标,对不同类型功能区负荷密度与发电功率密度进行对比研究,分析不同类型功能区光伏消纳及配电网改造情况,研究分布式光伏接入对配电网建设改造影响,提出不同光伏最大盈余发用比下配电网工程改造及投资规模建议,为实现配电网接纳分布式光伏改造提供指导和建议。     

基于Non-MPPT算法的区域光伏消纳控制策略

基于两级式光伏发电系统环境自适应算法以及光伏阵列分布式结构,提出一种适用于区域光伏消纳控制的Non-MPPT（maximum power point tracking）算法,力主解决光伏发电系统出力过剩问题。该算法基于光伏模块分布式前级优化器,实现不同环境下光伏模块分散控制,并通过光伏模块输出电压、电流随机变量,导出光伏电池环境修正参数,进而实时修正区域光伏模块最大功率电压,使其最大功率电压实时跟随外部环境变化,并结合电导增量法,实现不同环境下光伏阵列全局最大功率跟踪。而后,若区域性电网光伏发电系统出力过剩,则将区域光伏按其实际出力情况进行分区管理,以区域电网对其出力分配额度为控制目标,推导出光伏阵列对应输出电压,并将其引入至光伏发电系统前级Boost电路,通过修正Boost电路占空比,使光伏发电系统输出功率快速跟随主网需求指令,解决了区域内光伏过剩出力的消纳问题。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建两级式三相光伏并网系统,验证该算法在电力系统应用中的有效性。     

含储能分布式光伏系统并网点电压调整方案设计

随着配电网中光伏渗透率不断升高,分布式光伏对配电网电压质量和稳定性影响日益增大。分析了分布式光伏并网引起并网点电压变化的机理,在配备储能装置的分布式光伏发电系统典型结构基础上,提出了有功/无功-电压调节的系统控制方案。在有功电压调节回路中设置了具有施密特电路特性的死区控制环节,一方面死区控制可以保证无功调节优先性,另一方面由于有功电压调节的灵敏度较高,死区控制可能导致并网点电压在死区阈值电压附近频繁抖动,通过施密特电路设置不同的正/反向死区阈值电压可以有效消除抖动现象。仿真结果表明所提方案能有效处理光伏出力骤变、大容量负载投切、配电网自身扰动等引起的并网点电压质量问题。     

基于渗透率的区域配电网分布式光伏并网消纳能力分析

随着分布式光伏在区域配电网中接入容量的不断增加,以渗透率指标群为参考,将引导分布式光伏的合理规划。在不考虑配电网升级改造的前提下,以光伏并网的功率渗透率、容量渗透率和能量渗透率为载体,建立光伏渗透率指标群。以某一实际区域配电网为基础,阐述各光伏渗透率指标的实际物理意义,分析并网后光伏出力与光伏成本、光伏利用率之间的关系,最后探讨不同负荷类型对光伏渗透率指标群的影响,为区域配电网分布式光伏规划投资提供指导和参考,有效引导未来分布式光伏与电网的协调发展。     

含光伏接入的中压配电网集中调控优化策略

随着并网光伏数量和容量的增加,中压配电网电压波动及网损过大等问题日益突出。为此计及中压配电网的通信条件与计算能力等特点,提出了一种面向中压配电网的分布式光伏集中调控优化策略,抑制中压配电网电压波动及网损过大。分析光伏并网对配电网电压及网损影响,构建了以中压配电网潮流平衡方程、节点电压、支路电流及系统运行为约束,以网损最小、电压波动最小和分布式电源消纳最大为目标的多目标优化控制模型;采用商用CPLEX对模型进行求解;最后结合算例仿真对模型进行了有效性验证。结果表明,所提优化控制模型可有效降低配电网电压波动,合理分配分布式电源出力,降低网络损耗,同时保证光伏利用率处于相对合理区间。     

基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略

随着分布式光伏在配电网中渗透率的增加,负荷与光伏出力波动等原因引起的配电网电压越限问题日益凸出。为此,提出一种基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略。首先,通过电气距离模块度指标对配网进行集群划分;然后,通过无功电压灵敏度矩阵选取各集群的主导节点,并利用集群电压偏差度判定各集群电压状态。危险集群的光伏逆变器采用就地控制模式调压;安全集群的光伏逆变器采用可变功率控制模式。利用集群之间无功电压的灵敏度,将安全集群与危险集群进行协同配合,从而使整个配电网电压运行在安全域内。最后,根据某实际配电网41节点系统的算例证明,基于光伏集群协同优化的配电网电压控制策略,比统一下垂控制和统一功率优化控制的效果更佳,能够有效提升配电网电压质量。     

不同类型风电机组对系统短路容量的影响

随着风电机组的大规模并网,研究风机并网对系统短路容量的影响意义重大。文中考虑短路故障发生的不同位置,分别分析了鼠笼型异步风机、双馈风机以及直驱永磁式风机在短路故障发生时的短路电流,得到故障时刻三种不同类型风机的短路电流的表达式和影响因素。分别搭建含三种风机的配电网模型,仿真相同容量的不同类型风机在系统发生后的输出电流以及对系统短路容量的影响情况。仿真结果表明,相同容量的不同类型风机对系统的短路容量具有不同影响,风机的低电压穿越保护装置的动作情况也会对系统短路容量产生较大的影响。     

多时间尺度的光伏出力波动特性研究

光伏出力的波动性是影响光伏发电发展的重要因素,通过对光伏电站的历史运行数据进行统计分析,研究了不同时间尺度下光伏出力的波动特性。文章简要概述了光伏并网发电的出力波动对电网的影响,定量分析了光伏出力的波动水平,通过对不同时间尺度的光伏出力波动数据进行3种分布函数的概率密度拟合并比较结果,得出不同时间尺度下光伏出力的波动性应选择不同的概率分布模型来描述的结论。