基于二阶锥规划的含分布式电源配电网动态无功分区与优化方法

分布式电源大规模接入所造成配电网电压质量问题一直受到极大关注。针对分布式电源大规模接入所产生的局部区域电压严重偏高问题,提出配电网动态无功分区的方法,构建了配电网无功优化模型。利用锥规划对原优化问题进行了简化并转化为二阶锥规划模型。为解决求解难度大的问题,提出了考虑动态无功分区的求解方法。考虑不同无功分区的分布式电源接入特点和运行特性,构建电压灵敏度矩阵,计算确定配电网节点电压变化量,提出电容器组、静止式无功发生器(statle var generator,SVG)等无功补偿装置的运行策略并优化其在各种运行条件下的无功功率值。分别以IEEE33节点和东莞地区某53节点的配电网为实例进行了计算,验证了无功优化的二阶锥规划方法的适用性和可行性,分析了动态分区对配电网无功优化以及电容器组和SVG等无功补偿装置运行策略的影响。     

考虑多重不确定参数的配电网概率无功优化

针对同一区域内多个分布式电源及波动负荷的随机性和相关性对配电网模型带来的多重不确定性,构建了考虑多重不确定参数的概率无功优化模型,并将其转化为多场景确定性优化问题求解。模型中,三阶多项式正态变换(TPNT)改进的Nataf变换解耦了分布式发电机组和波动负荷的相关性,Gaussian-Hermite积分法处理了目标函数和约束项涉及的概率潮流计算。所建模型使用多策略融合粒子群优化算法进行优化求解,得到确定的控制变量最优解和状态变量统计矩。将该模型应用于接入多个分布式光伏发电机组和波动负荷的IEEE33节点配电系统进行仿真测试,其结果验证了所提概率无功优化模型和解法的适应性和有效性。     

含分布式发电的配电网无功优化

研究了含风力发电的无功优化模型,介绍了包含分布式发电的配电网无功优化。当大量风力发电注入电力系统时,风力发电机随机输出功率引起配电网潮流大小、方向频繁变化,干扰了系统原有电压调节装置正常运行。为克服电压波动,保证系统电能质量,文中引入静止无功补偿器（SVC）作为配电网补偿设备,并考虑配电网中可控制无功输出的柴油发电机的无功贡献,以有功能耗费用、SVC安装费用、柴油发电机无功生产费用为目标函数,建立了含分布式发电的配电网无功优化模型。针对由蒙特卡罗仿真得到的不同风力发电状态,在实际算例中应用遗传算法确定各状态下SVC最优安装位置、输出以及可控制无功输出的分布式电源的最优输出结果。     

考虑不确定性的含DG与EV配电网无功电压协调优化方法

利用双馈风电机组和光伏发电系统等能够提供无功功率的分布式电源作为一种电压调节手段与传统的电压调节方式结合,在计及电动汽车入网充电作为一种随机负荷的情况下,建立了考虑不确定性的含分布式电源与电动汽车的配电网无功电压协调优化模型。以节点电压期望值平均偏差最小为目标函数,同时加入有功网损期望值和节点电压期望值最大偏差值为罚函数,使用本文提出的一种改进果蝇优化算法对优化模型进行求解。最后利用IEEE 33节点系统进行仿真计算并与粒子群算法进行比较,证明了本文所提出的优化模型和算法的有效性。     

基于机会约束规划的多类型分布式电源容量与布点优化方法

在分析三种不同类型分布式电源并网模型的基础上,建立了配电网分布式电源容量和布点多目标优化的机会随机约束模型;综合考虑了分布式电源以PQ、PI和PV等不同接口模型并网时的出力特性,弥补了以往研究中将分布式电源统一处理为分布式电源PQ模型的缺陷;在包含不同接入类型的分布式电源的配电网规划中,由于考虑光伏发电系统输出功率Beta概率分布的影响与考虑风电机组欠额定输出、额定输出和无输出的概率模型的影响,对潮流、电源出力、节点电压等制约关系构建了机会约束条件函数,同时将分布式电源运行成本纳入多目标函数,采用改进的模拟退火粒子群算法对所建优化问题进行求解。计算结果验证了模型的合理性和算法的有效性。     

基于免疫PSO的新能源配电网无功多目标模糊优化

考虑分布式能源的间歇性和随机性对配电网电压的影响,用模糊数表征分布式电源出力不确定性和负荷功率的波动性,构建配电网多目标模糊无功优化模型,提出分布式电源和无功补偿装置输出无功功率的协同优化方法。以有功网损最小和电压偏差最小为目标函数,并将目标函数和约束条件模糊化,根据其隶属度函数形成模糊适应度函数,再将两目标通过最大满意度法转化为单目标,最后利用免疫粒子群算法进行求解,从而确定在负荷功率模糊波动下具有不同模糊出力水平的分布式电源和具有不同运行方式的无功补偿装置输出无功功率的最优值。以IEEE33配电网系统为算例,验证了所提出的模型和算法的可行性和有效性。     

含光伏电网的电压–无功雅可比矩阵结构特征及电压稳定性分析

该文推导出含光伏电网的电压-无功雅可比矩阵,发现存在特定结构特征,进一步结合特殊矩阵理论,分析光伏机组接入后的电网电压稳定特性。相关解析结果表明,单节点的电压-无功灵敏度与广义短路容量的倒数相一致,而多节点的电压-无功雅可比矩阵则与节点阻抗矩阵的虚部具有一致性。同时,借助矩阵论以及代数图论,明确电压-无功雅可比矩阵符号全正与分块对角占优,解释了现有工程认识:增加光伏机组无功出力,所有节点电压均会抬升,且对近区电压幅值的影响要远远大于远区。通过论证电压–无功雅可比矩阵元素值与电气距离之间的衰减关系,指出随着节点之间电气距离的增加,电压–无功的相互影响程度减弱。最后,结合实际电网算例结果验证该文理论分析的有效性。     

计及微网负荷特性的配电网动、静态无功设备优化配置方法

针对大容量光伏以微电网的形式接入配网后的电压越限和经济性问题,本文建立了微网运行模型并提出了一种可投切并联电容器组(C)和静止无功发生器(SVG)协调规划的无功补偿设备优化配置方法。首先考虑了微网内多种电源和储能出力特征、运行成本和电价机制,构建了基础微网发电控制策略规则和微网并网负荷的概率多场景通用出力模型。在此基础上,建立了动、静态无功设备协调配置的双层优化规划模型,下层模型考虑设备最优运行方式;上层模型优化了无功设备的配置方式。通过修改的IEEE 33节点为算例验证了模型的有效性,仿真结果表明,该方法针对含大容量随机性电源的微网并网情况能有效提高电压合格率、降低网损,提高经济效益。     

计及负荷特性的配电网多时间尺度电压控制及协调修正

针对第三方光伏电源大量并入配电网的市场背景,提出了一种计及负荷特性及光伏无功成本的配电网电压协调控制方法。该方法分为日前优化和实时优化两个阶段。日前优化以网损及有载调压变压器和并联电容器组动作成本最优为目标,优化产生未来24h有载调压变压器分接头和并联电容器组动作方案;日内优化中建立了光伏电源无功输出成本模型,以网损和光伏无功成本最优为目标,通过优化光伏无功输出消除预测误差产生的影响,并增加了对日前优化的校正环节。同时,为了能在工业负荷和商业负荷占比较高的地区达到更好的优化效果,在无功优化中考虑了负荷静态电压特性,建立了考虑负荷特性的潮流计算模型,改善了优化效果。通过实例仿真表明,所提出的协调控制方法能够很好地消除预测误差对实时运行的影响,平抑电压波动,减少控制成本。     

考虑多无功源的光伏电站两阶段无功电压协调控制策略

在综合考虑各种无功源调节性能基础上,提出了一种综合利用静止无功发生器、光伏逆变器和电容器组的光伏电站无功电压协调控制策略,其包含两个控制阶段:第一阶段为考虑多无功源的协调电压控制,最大化利用站内无功源,在减少电容器组投切次数的同时,快速响应系统无功变化,维持公共连接点电压稳定;第二阶段为动态无功优化控制,利用动态无功(静止无功发生器)与静态无功(电容器组)、快速无功(静止无功发生器)与慢速无功(光伏逆变器)的无功代替,使静止无功发生器保留足够的无功裕度,提高电网应对电压崩溃的能力。最后,将所提出的无功电压控制策略应用到实际光伏电站中,验证了该策略的有效性。     

单相光伏大量接入的三相不平衡配电网无功优化

随着光伏发电等大量非全相运行的分布式电源(DG)接入,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统无功优化方法因忽略了三相不平衡导致效果较差。文中提出一种三相不平衡主动配电网的无功优化模型,以系统负序电压最小和网络损耗最小为目标,考虑有载调压变压器、分组投切电容器、静止无功补偿装置等离散和连续控制变量,形成一个带有二次约束的混合整数二次规划问题。利用分支定界法处理该混合整数规划问题,将原问题松弛为多个不含离散变量的子问题,分别求得各子问题中设备的控制量,进而求得原问题的最优解。采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,验证了所述模型和方法的有效性。     

基于无功源的分布式光伏电站无功补偿协调控制系统及方法

基于光伏电站内各无功源(SVC/SVG、逆变器)的无功出力及剩余可调裕度,文中提出一种分布式光伏电站无功补偿器SVC/SVG与逆变器无功负荷协调优化控制的系统及方法。该协调控制方法以分布式光伏电站AVC系统为基础,获取本场站的当前总无功功率,及本场站内各无功源的无功出力及剩余可调裕度,根据特定的优化控制原则,将各无功源的无功值进行重新调整,实现无功功率在无功补偿器SVC/SVG和逆变器之前的优化分配。最后,提出一种基于AVC的分布式光伏电站电压控制系统。系统及方法能够在保证分布式光伏电站并网点电压稳定的条件下,充分利用逆变器的无功补偿能力,降低无功补偿器SVC/SVG的无功出力,达到降低分布式光伏电站无功补偿装置的耗电量的目的。     

含分布式电源的地区电网无功电压优化

随着地区电网中分布式电源的增多,一些分布式电源出力的不确定性对无功电压优化的效果影响较大.通过分析太阳能光伏发电和风力发电的模糊特性,提出建立梯形模糊数表示分布式电源出力的地区电网无功电压优化模型.将目标函数和约束条件模糊化,并利用其隶属度函数形成模糊适应度函数,通过灵敏度计算选择最有效的控制设备参与遗传操作,并且采用单点交叉算子以适应浮点数和整数混合编码.实际地区电网数据仿真结果表明所用模型和算法切实可行.     

带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制

蓄电池储能系统接入配电网静止同步补偿器(B-DSTATCOM)进行有功无功联合控制可有效缓解高波动性分布式电源大量接入配电网导致的电压越限、网损加重、三相不平衡度增加等系列问题。对此,文中提出一种计及光伏发电的不平衡主动配电网B-DSTATCOM实时有功无功联合优化控制策略。首先,对B-DSTATCOM四象限运行原理进行研究,在此基础上以电压偏移、网损、电压不平衡度及运行成本为子目标函数建立B-DSTATCOM实时有功无功联合多目标优化控制模型,并采用加权求和法、改进粒子群优化及直接潮流法求得最优控制方案。最后,基于澳大利亚某实际含光伏低压不平衡配电网进行MATLAB仿真,验证所提方法及模型的有效性、实用性和鲁棒性。     

Optimal reactive power flow for improved system operations

The utilization and coordination of reactive sources and other voltage control equipment in system operations are discussed. The reactive sources specifically considered are: generators, synchronous condensers, switched static capacitors and shunt reactors, and transformers with and without load-tap changing capabilities. A methodology is presented for determining the benefits that can be achieved by the proper scheduling of these sources in a power system. The benefits include savings in fuel production costs, unloading of system equipment, improved system security, and improved voltages over the system.     

A Comparison of Electric Power Smoothing Control Methods for Distributed Generation Systems

Renewable forms of energy such as solar energy have attracted attention as alternative sources of fossil fuel. The output power of photovoltaic generation systems changes steeply. Changes in output power have an effect on the electric power quality of the power system. For that reason, a system which can smooth fluctuations of output power is required. In this paper, the moving average, modified moving average, single exponential smoothing, and double exponential smoothing methods are applied to electric power smoothing control schemes for distributed generation systems with photovoltaic generation. The reduction rate of power fluctuations and the maximum stored energy of electric double layer capacitors are adopted as system evaluation measures. To confirm the effectiveness of the power smoothing control methods, a distributed generation power system with photovoltaic generation systems is simulated with the power electronics circuit simulation software PSIM. The methods are then compared by evaluating the reduction in the capacity of electric double layer capacitors without loss in the power smoothing effect.     

电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化

针对将有功功率与无功功率分开优化的不合理性,将网损以发电费用最小的原则分摊到各个发电机上,建立电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化模型.在求解模型时,首先利用梯度法初始收敛速度快的特点将控制变量迅速收敛至最优解域,同时通过节点和支路类型转换处理节点电压和支路潮流越限问题;在最优解附近系统起作用不等式约束集基本确定的情况下,再利用牛顿法的二次收敛特性,求解精确最优解,提高了牛顿法的计算效率.研究结果可以为自动发电控制和自动电压控制系统的协调优化控制提供参考.在IEEE-30节点系统上的仿真结果验证了所建模型和算法的有效性.