含逆变器无功的光伏电站无功控制研究

大中型并网光伏电站逆变器参与电网无功调节,不但可提高本站电压质量,还可增强光伏集中接入地区无功控制能力。以发挥逆变器无功调节能力为目标,考虑逆变器和站内动态无功补偿装置配合,提出针对并网型光伏电站的无功控制策略。该策略考虑了恒无功/恒电压等不同控制模式下无功出力分配方式,设计了逆变器暂态响应控制模式,通过场站自动电压控制(AVC)系统改造,实现1座50 MWp光伏电站逆变器调相运行,实测结果表明所提控制策略及实现方式可有效利用光伏电站逆变器无功调节能力,提升无功电压控制水平。     

分布式电源接入的配电系统多类型无功源出力优化方法

同时考虑光伏发电系统、风电机组、静止无功发生器、并联电容器等多类型无功源的协同运行问题,建立多类型无功源协同运行的优化模型,增强了无功协调能力和优化效果。研究了光伏逆变器无功的调节原理和双馈电机风力发电系统无功调节能力。考虑光伏发电系统和风电机组的无功特性,构建向分布式电源和静止无功发生器的输出或吸收无功功率的约束条件函数。采用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数,构建基于线性规划的分布式电源、并联电容器和静止无功发生器输出无功功率的约束域及其罚函数。通过潮流雅可比矩阵进行矩阵变换,构建考虑有功网损最小化的目标函数灵敏度系数的线性化模型。采用两阶段单纯形法对优化问题进行求解,获得了好的效果。     

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。     

光伏发电站无功电源优化方法研究

对光伏发电站逆变器功率控制原理进行了分析,实测并验证了光伏发电站逆变器不仅具备无功功率(容性或感性)双向调节能力且远超无功补偿装置满发能力的宽幅调节范围,还能满足静止无功发生器(SVG)快速调节无功功率的响应时间要求,满足充当光伏发电站无功电源潜力并支撑并网点电压,开发光伏逆变器这一新型无功电源功能,参与调整区域电网无功电压将会产生良好的经济效益。     

并网型光伏电站无功电压控制

为解决大规模光伏电站接入电网引起的并网点电压越限问题,增大光伏在电网中的渗透率,光伏电站应具备较灵活的无功调压能力向电网提供无功支撑。为此,本文建立大规模光伏电站等效聚合模型,在光伏电站未配置无功补偿装置且逆变器无功输出为零的前提下,分析由于线路及变压器阻抗的存在,光伏接入降低电网电压稳定性的问题。基于上述原因,本文从无功补偿装置与并网逆变器相互配合的角度,提出一种光伏电站三层无功功率控制策略。该策略协调无功补偿装置与光伏发电单元之间及单个光伏发电单元逆变器之间的无功输出。在该控制策略下,光伏电站能更有效地调节电网电压,在维持电网电压在要求范围的前提下,电网有功、无功损耗最小。结合光伏阵列降功率运行策略,在光伏电站无功输出能力一定的前提下,确保电网的稳定运行。最后,通过算例验证该策略的正确性和有效性。     

大型光伏电站无功电压控制策略

对于大型光伏电站,有功出力的波动不仅会造成并网点电压越限,也会造成电站内部局部电压过高,导致保护动作,使得逆变器脱网。分析了光伏电站并网点电压及站内各光伏发电单元并网电压的影响因素,提出了一种考虑站内电压分布的大型光伏电站无功电压控制策略。该控制方法通过实时检测并网点电压,与参考值比较并通过PI控制器自动获取维持并网点电压所需的无功需求量,实现并网点电压的动态调节;通过实时调节逆变器的无功输出,实现站内电压均匀分布。应用灵敏度的分析方法表示无功与电压间的关系,给出了PI控制器参数的设计过程,并将以站内电压均匀分布为目标的无功优化问题转化为可以快速准确求解的带约束条件的非线性规划模型;对该模型进行求解计算出无功补偿装置及各组光伏发电单元的无功参考量,在保证并网点电压稳定的基础上,改善站内电压分布,保证光伏电站的稳定运行。最后通过仿真计算,验证了该控制策略的正确性和可行性。     

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。     

考虑光伏无功分区计价的配电网无功优化

考虑无功成本并利用光伏逆变器的无功功率输出进行无功优化,可以提高硬件资源利用率和降低电站运维成本,为此计及电力市场环境下的无功成本,提出了并网光伏无功功率分区计价模型。首先研究光伏并网逆变器无功出力运行策略,以日配电网综合运维成本最小为优化目标,构建含响应光伏逆变器无功分区电价、静止无功补偿器、有载调压变压器和电容器组投切的配电网无功优化模型;继而采用二阶锥规划和大M法等数学手段处理模型中的非线性项,并利用奔德斯分解方法对模型分割求解,从而保证在计算收敛情况下有较高的求解速度;最后采用改进IEEE-33节点在MATLAB计算平台上验证了数学模型、求解方法与控制策略的正确性和有效性。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

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。     

光伏电站无功电压控制策略的研究

针对大规模光伏电站接入电网而引起的并网点电压不稳定问题,提出了一种光伏电站的无功电压协调控制策略。该策略是以并网点电压维持在一定水平为依据,根据计算所得的光伏电站并网点的无功需求,对光伏电站的所有无功功率集中协调控制。通过无功协调控制器下发协调控制指令给光伏电站内电容电抗、每台光伏逆变器和无功补偿装置,获得合理的无功功率分配,维持光伏电站并网点的电压稳定。仿真结果验证该策略的可行性和有效性。     

基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究

双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。     

考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。     

电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。     

大型并网风电场和光伏电站内动态无功补偿的应用技术分析

为了研究并网风电场和光伏电站内应用全容量SVG(Static Var Generator)动态无功补偿的必要性和特别要求,重点从调节特性与响应速度等性能指标对比研究了SVC(Static Var Compensator)和SVG两种型式的动态无功补偿装置。针对甘肃已并网多个新能源项目,分析了大型风电场升压站在无功配置方案和无功补偿设备运行方面存在的误区和一些细节问题,并结合典型事故进一步分析了电网故障情况下SVG对系统无功和电压的支撑作用。同时,研究了集中并网光伏电站内SVG的选型和典型电气接线方案以及SVG在实际工程应用中的常见故障问题,对类似工程具有指导意义。     

电网电压稳定与无功功率补偿的研究

从电压稳定的基本概念和现有的研究成果出发,分析了电压稳定的机理和无功功率补偿的方法,明确现今电网无功问题的三个特点,说明系统的无功功率平衡与电压稳定和电压崩溃是密不可分的,并就无功补偿的不同方式,对防止电压崩溃的发生提出了相应的对策。分析了静止无功补偿器（SVC）与静止无功发生器（SVG）的工作特性与基本原理,对SVC与SVG进行了比较与述评,得出了应用SVG可以更好地控制无功功率的分布,提高电网的电压稳定水平,有效地避免电压崩溃的结论。     

静止无功补偿系统电流开环矢量控制方案的研究

根据低压电力用户的动态无功补偿需求,对静止无功补偿系统（SVG）的控制策略进行研究,对常规的间接电流控制进行改进,提出一种电流开环矢量控制的方案,以改善动态性能。论述了其原理,利用MATLAB的SIMULINKI具对该系统进行建模和仿真,结果证明：SVG使用此控制策略能更加快速、准确地响应电网系统的无功功率变化,更好地实现对系统无功功率的动态补偿。