基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

基于SNOP的柔性配电网中分布式电源最大准入容量计算

分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。     

考虑静态安全约束的分布式电源准入容量与最佳接入位置计算

分布式电源的接入对配电网潮流的影响显著。分布式电源出力越大,越容易造成接入节点电压偏移支路功率越限,威胁配电网的安全运行。从配电网静态安全运行角度,建立了含接入位置和接入数量为变量的分布式电源准入容量模型,以节点电压幅值、电压波动和支路功率为约束的非线性混合整数规划数学模型。为克服原问题的组合特性,简化原问题的求解难度,文章提出了两阶段的求解方法。为验证所提方法,对IEEE 33节点系统算例进行了仿真验证,结果表明所提方法能求解不同数量和位置接入的分布式电源准入容量,适合于各种负荷水平下的准入容量计算,可为分布式电源接入配电系统的运行与规划提供有力的理论和技术保障。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

分布式电源接入对配电网电压质量的影响研究

分布式电源在配电网的接入规模越来越大,但分布式电源出力的不确定性对配电网电压质量带来了严重影响。在对分布式光伏和分布式风电出力特性分析的基础上,建立了分布式电源接入配电网的仿真模型,仿真了分布式电源不同接入位置和不同接入容量下的配电网,并从电压谐波含量、电压波动两方面分析了不同接入情况下的配电网电压质量,获得了分布式电源接入对配电网电压质量的影响规律。     

含分布式发电的有源配电网电压稳态指标计算研究

针对分布式电源接入配电网带来的电压静态稳定性问题,主要研究含分布式发电的有源配电网电压稳定性。首先提出了根据潮流解来计算整个配电网的电压稳定性指标方法以反映系统各节点的电压稳定性,然后考虑分布式发电作为一个负的负荷直接注入,分别建立了不同类型分布式电源在配电网潮流计算的模型。最后,以分布式电源中典型风电为例,对IEEE-33节点有源配电网进行仿真,分析了不同风机出力、风机接入及有功出力波动对有源配电网系统电压稳定的影响,仿真实验表明分布式电源的接入可以有效提高系统的电压稳定性。     

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。     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度

为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定,解决其预测精度随时间尺度增长而下降,造成预测不准确的问题,提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略,精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷,以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准,短时间尺度基于模型预测控制,采用多步动态滚动优化,求解有功出力增量,使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析,证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。     

高光伏渗透率配电网中分布式储能系统的优化配置方法

为促进分布式光伏与配电网协调发展,提高配电网对光伏发电的消纳能力,研究了高光伏渗透率配电网中分布式储能的优化配置方法。从分布式电源投资者的立场出发,并兼顾电网管理者的利益,以储能配置总容量为优化目标值,同时引入电网电压波动改善指标,以配电网运行状态、储能荷电状态、运行状态为约束条件,提出了高光伏渗透率配电网中多点分布式储能系统选址和定容的双层优化方法。并在下层优化模型中同步考虑储能与光伏出力、负荷间时序的配合,制定储能充放电的优化运行策略。最后通过河北承德地区配电网算例验证了所提方法的有效性和可行性,仿真结果表明采用该方法后储能配置容量可以减少85%,同步考虑储能、光伏、负荷的配合后电压改善指标可以提升18%。     

考虑柔性可控资源的主动配电网动态无功优化方法研究

大规模分布式电源和储能等柔性资源的接入给配电网无功电压控制带来了新的挑战。提出了一种考虑柔性可控资源的主动配电网动态无功优化控制方法，以分时电价为基础，通过协调分布式新能源、储能系统以及无功补偿设备的综合出力，构建考虑柔性可控资源的无功优化模型。以系统有功功率损耗和系统电压偏差最小为目标函数，并通过改进粒子群算法进行模型的优化求解。最后，通过仿真算例验证了所提方法的合理性和有效性。所提方法能够在保证系统安全稳定运行的前提下充分挖掘柔性可控资源的潜力，提高系统运行的经济性。     

三端柔性多状态开关运行控制与示范应用

分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch, FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备,可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators, DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流,通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制,进一步实现馈线之间的柔性互联,从而改善系统电压水平,提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况,提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略,建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型,并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明,柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布,同时提高供电可靠性。     

考虑分布式电源灵活接入下的配电网风险评估

随着大量分布电源接入配电网,其出力的随机性和波动性给配电网稳定运行带来不可避免的影响。基于风电、光伏等分布式电源出力的概率分布模型和半不变量法概率潮流算法,考虑分布式电源间出力的相关性,进行分布式电源灵活接入下的配电网节点电压和线路潮流分布特性分析,并提出系统综合越限风险指标,实现了配电网运行风险评估。应用IEEE 34节点系统,考虑风电、光伏2种分布式电源的接入位置、容量和安装比例等灵活性,验证了所提方法的有效性。     

基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟研究

可再生能源的高渗透率接入、柔性负荷的高参与度、运行协调管理的高效可靠要求,均使得传统的管理投资方式难以满足多主体接入下配电网的投资发展要求。为适应主动配电网中多主体接入,促进清洁能源的消纳,为配电网精确投资规划提供丰富样本,提出基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟模型。基于构建的分布式电源、储能及柔性负荷的多代理时序模型,提出了以电网代理引导的主动配电网自动协调模拟策略;考虑负荷增长模式与配电网技术路径更迭,实现不同投资方案下主动配电网的规划样本自动模拟,以提高主动配电网中多主体的利用效率。算例结果表明,所提模型通过追随主动配电网技术路径的发展,能够有效实现配电网长时间尺度的运行模拟。通过自动模拟方法产生的分布式电源出力与负荷波动情况等配电网特征量可用取代作为后续配电网投资规划的数据样本。     

考虑大量分布式电源接入的配电网电压无功控制策略研究

分布式电源的大量并网增加了配电网的无功调压难度,利用传统无功控制策略调压,需要多次调整。通过综合不同负荷的无功控制手段,提出了一套完整的配电网电压控制策略。在一个实际配网系统的仿真结果表明,所提策略能够在分布式电源出力波动较大的情况下,将配电网电压限制在合理范围内,有效降低分布式电源并网对电压的影响,提高电能质量。     

基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理

分布式电源具有出力波动性,且接入位置分布不均,其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题,如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网,并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案,相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案,在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能,可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压,依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态,有机结合SOP内部储能装置,提出基于SOP多模态协同的调压控制策略,可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理,且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

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。     

柔性互联微网模式紧急切换平滑控制策略

微电网与柔性多状态开关构成的柔性互联多微网是构建以分布式电源为主的新型配电网的主要途径之一。为解决互联微网紧急状态下模式切换产生的冲击,提出微网和柔性多状态开关协调控制的平滑切换策略。分析功率调节、过渡状态、紧急控制3个阶段的特点,提出微网储能自适应下垂系数控制方法,解决切换时延过程源荷失衡造成的电压与频率稳定问题,提出协同相角补偿-协同控制切换-预同步的柔性多状态开关平滑切换方法,平抑切换瞬间柔性多状态开关初始相角和控制方式突变造成的冲击。利用PSCAD/EMTDC建立柔性互联微网仿真模型,验证所提策略可有效抑制微网模式紧急切换冲击,实现微网的持续安全稳定运行。     

分布式发电对配电网电压的影响

分布式电源(DG)接入配电网会对其产生多方面的影响。通过运用潮流程序进行分布式电源接入配电网前后电压分布的计算,研究了分布式电源接入辐射型配电网络前后负荷节点电压的变化。运用Matlab仿真软件,对接入配电网的分布式电源出力变化、接入位置变化以及功率因数变化的分别进行了仿真实验,较全面的分析了分布式电源的接入位置、出力限制等方面对配电网电压的影响。     

计及电压稳定性评估的间歇性分布式电源接入配电网定容选址研究

配电网电压稳定受到间歇性分布式电源接入节点位置与并网容量的影响,定容选址的不合理可能造成配电网电压失稳.针对这一问题,本文提出了一种计及电压稳定性评估的间歇性分布式电源接入配电网定容选址决策方法.本文以配电网电压稳定、有功网损以及电流裕度指标建立多目标数学模型,提出一种基于改进TOPSIS法的间歇性分布式电源的最优接入位置与容量选取方案,并在Matlab仿真软件上对所提方案的正确性与合理性进行验证,仿真结果表明,根据本文所提方法选取的最佳接入方案与传统TOPSIS法选取的最佳接入方案相比,本文所提方法更能有效提高配电网电压稳定性,对间歇性分布式电源接入配电网的选址定容工作有一定指导作用.     

分布式发电对配电网电压分布的影响

靠近负荷中心的分布式发电系统对配电网有着多方面影响.文中研究了分布式电源接入放射状链式配电网络前后负荷节点电压的变化.针对开式配电网,运用潮流程序进行多分布式电源接入后电压分布的计算.提出专门评价节点电压前后变化的指标.结合分布式电源出力变化、接入位置变化以及与线路电压调节配合的试验,全面总结了分布式电源在配电网中接入位置、出力限制等方面的运行规律.研究结果表明只有合理正确运用分布式电源,才能真正发挥电压支撑作用.