改善不平衡配电网电压质量的分布式储能序次优化配置方法

分布式储能(distributed energy storage,DES)具有灵活的运行特性,通过合理配置DES可使其有效服务于有源配电网的电压管理。现有以电压管理为导向的DES优化配置研究通常基于平衡网络模型来分析储能运行特性对系统电压的影响,但配电网实际上是三相不平衡的。为此提出一种基于电压灵敏度分析的不平衡配电网DES序次优化配置方法,从改善网络电压的角度研究不平衡配电网中DES的最佳配置方法。首先基于综合电压灵敏度分析确定DES接入位置;其次兼顾系统运行的经济性,以DES一次投资和运维成本最小为目标优化DES的接入容量;最后通过改进IEEE 33节点三相配电网进行算例分析,验证了所提DES序次优化配置方法可有效改善不平衡配电网的电压质量。     

基于凸差规划的有源配电网电压无功协调控制方法

分布式电源的高渗透率接入加剧了有源配电网的电压波动,以静止无功发生器和分布式电源逆变器为代表的新型电力电子装置作为连续无功源可以对配网电压进行快速的实时调节,给配电网的运行方式带来了巨大变革。本文提出了一种基于凸差规划的有源配电网多时间尺度电压无功协调控制方法。首先,建立了有源配电网电压无功协调控制时序模型;通过线性化和凸松弛处理,将原非凸非线性优化模型转化为可有效求解的二阶锥规划模型,并采用凸差规划方法进行求解,保证凸松弛的准确性满足计算精度要求;最后,基于改进的IEEE33节点系统验证了本文方法的正确性和有效性,通过各种电压无功调节手段的协调配合,在改善配电网电压水平的同时,提高配电网运行的经济性。     

不平衡主动配电网电压无功两阶段多目标鲁棒优化

高间歇性分布式电源大量接入、线路排布不对称、负荷分布不均匀等因素加剧了配电网的三相不平衡。同时,分布式电源和负荷的显著不确定性导致配电系统电压越限频繁以及网络能量损耗增加。引入电压不平衡度二阶锥约束,以降低主动配电网的三相不平衡程度;采用鲁棒优化方法对分布式电源与负荷的不确定性进行建模;在此基础上,提出一种不平衡主动配电网的两阶段多目标电压无功控制模型,以最小化系统电压偏差和网络能量损耗;结合二阶锥松弛与线性化技术将非凸模型转化为可求解形式,利用法线边界相交算法处理多目标问题,并采用列与约束生成算法将可求解模型分为主问题与子问题进行迭代求解,从而得到鲁棒帕累托最优解。基于澳大利亚某真实配电网验证所提方法的有效性和鲁棒性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

计及源荷不确定影响的不平衡配电网两阶段优化

在“碳达峰、碳中和”国家战略背景下,分布式电源(distributed generators, DG)的大量接入虽然带来显著的社会和环境效益,但其高间歇性与不确定性也导致峰谷差拉大、电压频繁越限,危害配网安全稳定运行。作为缓解上述问题的有效手段,储能与DG的协调控制近年来得到广泛关注。但现有研究普遍基于三相平衡网络模型假设,且受储能自身特性限制对DG不确定性影响考虑不足。为此,提出一种基于储能和DG协同控制的不平衡配电网两阶段优化策略。其中,第I阶段基于三相配网模型和源荷功率预测,对储能开展长时尺度(24 h)优化调度,以提升运行经济性。针对第I阶段存在的电压越限风险,第II阶段基于源荷不确定性建模和DG逆变器无功能力,在短时间尺度(15 min)开展不平衡配网电压分布式鲁棒优化,以提升运行安全性。对上述两阶段优化问题采用凸化和对偶重构手段进行求解,并基于真实配电网案例进行仿真验证。结果表明：所提两阶段优化策略能有效计及三相不平衡和源荷不确定影响,并提升配电网运行的经济性与安全性。     

计及分布式电源发电不平衡度约束的三相不对称配电网动态重构

该文提出一种计及分布式电源(distributed generation,DG)发电三相平衡需求的三相不对称配电网的动态重构方法。首先以开关成本与网损成本之和最小为目标,构建了同时计及配电网络三相不对称及DG发电不平衡度约束的动态重构模型;其次,在模型中引入三相储能装置(energy storage,ES),实现DG与ES的协调运行,从而在保证DG发电不平衡度约束的同时,能够满足三相不平衡负荷的需求;最后,基于多种线性化手段,将模型转化为混合整数线性规划问题,实现其有效求解。该方法体现了配电网运行安全性与经济性的协调,可在保证DG运行安全性的同时,有效降低网络损耗,提高配电网运行的经济效益。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点配电系统的计算与分析,验证了方法的有效性。     

基于二阶锥松弛的三相不平衡配电网最优潮流研究

电动汽车与光伏发电系统大规模接入配电网使其内部的单相电源增加,负荷加重,加剧了单相运行问题。为保证电网供电质量,大量可调节单、三相补偿调节设备在电网中得到应用,因此对三相不平衡配电网最优潮流展开研究。对配电网三相不平衡条件下的最优潮流进行求解分析,建立了以有功损耗最小为优化目标的多时段配电网最优潮流模型。通过二阶锥规划将非凸非线性最优潮流模型变换为线性模型,在不损失精确度的情况下,降低求解难度,提高了求解效率。采用Pyomo建模工具以及Gurobi算法包对所建模型求解,并分析了潮流误差,验证了该方法的可行性与有效性。     

基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制

大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳控制技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压、电流的幅值和相角,采用三相四线制节点导纳矩阵建立了低压配电网的网络拓扑结构;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率的三相四线制线路多时段协同控制模型;通过复数变量拆分和模型凸化以降低三相四线制模型的求解难度,采用CPLEX算法包求出模型全局最优解。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。     

基于混合整数凸规划的主动配电网无功电压优化运行方法

合理协调主动配电网电力设备的无功调节资源,能够加强电压运行水平、提高分布式能源的渗透率、以及减少网络损耗。首先,建立主动配电网无功电压优化运行模型;然后,通过引入二进制变量和连续变量,将模型中的变压器离散变比约束和离散无功补偿装置运行约束转化为线性约束,并把节点功率平衡约束松弛为二次锥约束形式,得到混合整数凸规划模型;最后,采用33节点系统作为仿真测试系统,并利用工程优化包求解所述模型,获取主动配电网中不同电力设备的运行方案。测试系统上的仿真结果表明本文方法能够有效处理高度非凸的主动配电网无功电压优化运行问题。     

台区三相不平衡运行监测和治理分析

从当前台区三相不平衡监测和治理问题出发,开展了台区三相不平衡产生的根源及其对台区线损的影响分析。随后,针对台区三相不平衡监测,分析了仅关注配电变压器低压出口三相不平衡度和电量不平衡度2个常见做法存在的不足,并通过构建典型场景,测算了2个监测误区在反映台区线损率上的影响。针对各地常采用的三相不平衡集中补偿措施,分析了其在补偿三相不平衡度、降低损耗方面的局限性,并通过典型配电变压器和配电线路阻抗分析进行了验证。最后,针对上述分析的问题,提出了针对性的建议措施,为电网企业、配电网运营商开展低压电网三相平衡监测和治理提供了思路和参考。     

主动配电网电池储能系统优化配置方法

旨在确定全钒液流电池(VRB)储能系统(ESS)的最佳配置,以应对主动配电网(ADN)中风力发电的集成.相应地,提出了一种考虑储能的动态效率和寿命的电池储能系统优化配置方法.与以前的研究不同,所提出的储能优化配置方法中考虑了VRB的动态效率和寿命.此外,该方法综合考虑了风电消纳、减少负荷中断、减少温室气体排放、网损、V...     

考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略

我国低压配电网中的负荷过重且分配不均,近年来,大量光伏的接入更进一步加剧了三相不平衡和低电压问题。针对三相不平衡问题,换相开关能通过调整负荷的方式从根本上进行解决;而大量光伏逆变器也可作为有效的无功调节资源,但目前其无功电压调节潜力尚未被开发利用。因此,以换相开关和光伏逆变器为主要调控设备,文中提出了考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略,其中,所提换相开关的控制策略综合考虑了配变低压侧三相有功功率偏差度和换相开关动作次数,所搭建的光伏逆变器无功优化模型以线路损耗最小化为目标,经仿真验证,所提换相开关控制策略可有效降低三相不平衡度、提升电压,光伏逆变器的无功优化模型可进一步降低线路损耗、改善电压。     

面向有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划

在可再生分布式电源大量接入的背景下,结合智能软开关(soft open point, SOP)的功率调节能力和储能系统(energy storage system, ESS)的电能储存特性,智能储能软开关(SOP integrated with ESS, ESOP)可以从时间与空间2个维度优化有源配电网潮流分布,提升运行经济性。考虑到智能储能软开关物理结构复杂、投资成本较高,因此,在规划阶段应选择合理的换流器与储能电池容量配置方案以提升有源配电网综合效益。首先介绍了智能储能软开关的物理结构与数学模型;其次,以有源配电网年综合费用最小为规划目标,考虑智能储能软开关运行约束以及有源配电网运行约束,建立了提升有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划模型;最后采用二阶锥规划算法对上述规划模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试算例验证了所提规划模型的有效性。结果表明,提出的智能储能软开关规划方法能够有效降低有源配电网综合成本,提升有源配电网的运行经济性。     

配电台区电能质量问题的混合补偿的研究

针对配电台区普遍存在的无功不足和三相不平衡的问题,本文分析了无功功率和三相不平衡调节的原理。结合现有的纯动态补偿装置以及电容器补偿在配电台区应用的优缺点,本文以动态补偿设备运行容量最小为优化目标,提出了采用相间补偿电容、分相补偿电容与动态补偿的混合补偿方案和优化控制策略。通过混合补偿等值网络模型的建立和分析,获得了混合补偿的相关规律和容量配置方法。结合仿真模型验证了该混合补偿的优化控制策略可实现纯动态补偿的一致的补偿效果,同时整机损耗降低2/3的经济运行特性。最后工程应用验证了混合补偿装置配置方法的正确性和优化控制策略的可行性。     

考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略

电动汽车负荷的大规模接入可能导致配电网出现三相不平衡问题,威胁电网安全经济运行。当前提出的大部分有序充电方法均针对等效的单相系统进行建模,忽略了三相不平衡问题的处理。文中提出一种考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略。算法外层运用三相前推回代法迭代修正节点电压,内层则通过求解一个电动汽车有序充电三相模型获得优化充电功率。通过调控电动汽车的充电功率及时段,可实现降低配电网网损以及三相之间负荷平衡的控制目标。仿真结果表明,所提出的有序充电策略可以有效避免电动汽车负荷大规模接入导致的三相不平衡现象,同时降低配电网网损、平抑负荷波动,保障电网安全经济运行。     

不平衡电压下IGBT串联STATCOM稳定运行范围确定及应用

利用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)串联技术,可使压接型IGBT串联静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)采用结构简单的三相两/三电平拓扑便可直挂于高压配电系统。但是配电系统中电压不平衡会使STATCOM直流侧电容电压产生二倍频波动,严重危及设备运行安全。利用能量守恒建立STATCOM直流电压二倍频波动的数学模型并进行简化,进而分析直流电压波动与电压不平衡度、直流电容容值以及直流电压幅值之间的关系,提出压接型IGBT串联STATCOM直流电压波动稳定运行范围确定方法,实现不平衡电压下对装置运行稳定性的直观判断。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

数字式多功能标准检定装置自动校验系统开发与应用

针对交直流仪表检验装置和数字多用表人工检定效率低的问题,以Delphi 7和Visual Studio作为开发工具,开发数字式多功能标准检定装置自动校验系统。系统分为数据通信、软件处理和系统数据库三个部分,实现了基本误差、输出稳定度、测量重复性、三相不对称度、波形失真度全自动校验,并增加了源输出稳定时间的自动设置和不确定度自动评定功能,具有测试准确度高、检测效率高、操作简单等优点,有很强的工程实用性。     

基于MIT-LXPM改进遗传算法的配电网时间序列三相不平衡优化调控策略

三相不平衡负荷分布极大增加了配电网线路损耗和安全风险。基于电力物联网的信息系统及智能家居设备的规模化应用,提出一种基于MIT-LXPM改进遗传算法的配电网三相不平衡调控策略。以智能用电设备的开启时刻作为调节手段,以台区平均三相不平衡度最小为优化目标,通过MIT截断提高设备开启时刻的多样性;基于LX交叉和PM变异实现种群交叉变异,迭代寻找用电设备的最佳开启时刻,降低三相不平衡度。以某省电力公司示范台区为例进行试验验证,结果表明所提方法可将台区平均三相不平衡度由49.78%降至18.56%,线损由30.14%降至9.68%。