计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划

针对当前配电网中由于分布式光伏电源规划不合理而导致较为严重的弃光问题,研究构建了新型计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划模型。其中外层规划模型以光伏投资者年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则以光伏年消纳率最大为目标对光伏电源的出力削减量进行优化。然后,基于多场景分析和改进K均值聚类方法进行场景缩减,并利用分子微分进化算法求解上述双层规划模型。最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行计及光伏消纳率的分布式光伏电源规划,结果验证了所提规划模型及求解方法的优越性。     

考虑复杂预想场景下光伏高效利用的微电网综合规划

针对传统微电网(micro-grid,MG)规划方法未充分计及实际运行工况多样性的缺点,提出一种考虑复杂预想场景下光伏(photovoltaic,PV)高效利用的MG综合规划方法。通过分析量化实际条件下网络故障对PV的受迫影响及其经济代价,引入安全风险预期系数,建立可综合反映PV在正常及故障预想场景下对MG系统贡献的复合评价函数。鉴于优化目标之间存在的主从逻辑差异,分别以系统投资运行成本最小和全场景下PV效能利用最优作为上、下层目标函数,构建了同时考虑网架重构与PV、储能选址定容的MG双层综合规划模型,并采用和声搜索和基于点估计随机最优潮流相结合的混合算法实现求解。算例分析结果表明,所提方法能够实现MG对分布式PV的灵活高效利用,有效提高实际运行条件下系统的整体预期收益,并可获得满足多样化需求的均衡规划策略。     

计及光伏并网的微网运行优化

以光伏为代表的新能源大规模并网给微网运行安全带来了新挑战,为了充分应对光伏出力随机性对微网运行的影响,文章综合考虑微网经济目标和环境效益目标,建立了考虑光伏恶劣场景的微网多目标运行优化模型,并以算例仿真验证了所建模型的有效性和可行性。     

考虑配网电压越限风险的光伏接入规划研究

光伏的接入会对配网的结构和运行方式产生改变,造成系统节点电压越限的风险提升,对配网系统安全稳定的运行造成了不利影响.为此,提出了一种改进的粒子群多目标优化算法,通过引入遗传算法对粒子群算法进行了改进.利用该算法对目标系统进行规划后,既能完成光伏寻址的目的,又可实现在保证系统电压越限风险相对较低的同时,尽可能地接入更多的光伏提升经济效益的功能.通过仿真对比实验证明,该算法相比于传统的遗传算法,规划的结果更加优异.这是因为改进的粒子群算法使得规划方案可以在光伏的接入和配电网电压越限风险之间找到一个平衡,既能尽可能多地接入光伏提升经济效益,又可以保障配网的电压越限风险较低.     

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。     

计及新型源荷接入的配电网网格化规划

配电网中低压设备分布散、体量大、变化快，部分源端数据不统一，导致配电网网格化规划收资难度大，当前对计及新型源荷接入的配电网网格化收资和规划方法方面的研究不充分。分析了新型源荷接入对网格化配电网规划的影响，应用“网上电网”系统进行供电网格规划收资和薄弱环节识别；提出了考虑新型源荷接入的供电网格和供电单元的改进划分方法；构建了考虑网格化区域自治的新型源荷配电网多目标协调规划模型。规划实例验证了基于“网上电网”系统的配电网网格化收资方法能够有效提高收资效率，网格化规划模型可以综合提升新型源荷配电网的可靠性和经济性。     

考虑储能并计及光伏随机性的分布式电源优化配置

分布式电源接入后会给配电网节点电压、潮流以及网损等方面带来一定的影响,为提高分布式电源接入后的系统收益,对分布式电源的优化配置问题进行了研究。分别从综合社会收益和电力公司收益两个角度出发,建立将规划与运行相结合的分布式电源双层规划模型,在下层以综合社会收益和电力公司收益最大为目标的基础上,上层以年化总成本最低为目标对配网的分布式电源的接入点和接入容量进行优化。针对分布式电源的随机性,构建了基于核密度估计和K-means聚类的分布式电源出力典型日场景生成方法。以光伏和燃气轮机为例,基于典型10kV配网进行了计算分析,验证了本文模型的有效性。     

计及综合因素的光伏接入配电网优选研究

光伏的接入改变了配电网结构,突破了传统电源向配电网单相供电的格局,改变了系统潮流,从而不可避免地会对配电网的电压质量、经济指标和安全性能产生影响。针对光伏接入配电网可能带来的诸多影响,文中提出了一种基于交互式决策数学模型的多目标优化方法。首先,推导光伏在不同接入位置、不同接入容量、密集和分散接入时对台区电压、线路损耗和电压稳定性的变化规律;其次,建立了光伏接入的优选模型;最后,分析接入光伏对配电网关键指标的影响,求解出光伏接入的最优选方案。由德31德都北馈线的分析结果可知,该方法能为光伏发电项目的规划设计提供理论依据。     

基于多场景的配电网分布式光伏及储能规划

针对基于系统最大运行断面的规划方法难以有效处理分布式光伏并网引起的不确定性问题,研究了分布式光伏与储能的联合规划特性;通过基于信息熵的场景提取方法,生成光伏、负荷的典型运行场景,综合考虑经济性、环保性、可靠性,建立基于多场景的光伏及储能选址定容规划模型,并利用重心反向学习结合粒子群算法(centroid opposition-based learning-particle swarm optimization,COBL-PSO)进行求解,采用雷达图对规划结果进行直观评估。通过算例对比分析,得到了满足配电网需求的光伏及储能电池的规划方案,验证了该模型的可行性及正确性。     

考虑分布式光伏与储能接入的配变双层规划

大量分布式光伏低压并网会加剧配变过载风险,而储能接入则有助于改善配变的负载均衡度,两者均会影响配变的配置决策。为此,提出了一种新的配变选型定容双层规划方法。模型方面,上层模型以配变全寿命周期成本最小为目标,决策配变容量型号;下层模型计及光伏与负荷不确定性影响,对状态变量设置机会约束。并在分析配变全寿命周期各成本子项随运行年数变化特性的基础上,以配变低压侧等效注入有功方差最小或平方和最小为目标,决策配变运行寿命及各运行年的储能充放电控制时序。算法方面,采用灾变遗传算法求解上层问题,调用GAMS求解器CONOPT以及点估计法联合求解下层问题。算例仿真表明,所提方法在安全消纳分布式光伏的前提下能够提高经济性。     

基于光伏与空调负荷协调优化的有源配电网经济调压策略

针对光伏电源接入配电网带来的电压越限问题,考虑空调负荷的调节潜力,提出一种基于光伏与空调负荷协调优化的有源配电网经济调压策略。首先,光伏与空调负荷根据自身利益建立各自调节量—调节成本模型;其次,集中控制器根据各用户的模型及潮流、网损等信息,以经济性为目标,优化分配各用户的实际调节量。将空调负荷的调节能力与光伏的调节能力协调配合,在实现电压调节的同时,减少或避免切除光伏的有功出力。仿真分析结果表明,所提策略在有效调节电压的同时,减少了网损,兼顾了光伏、空调负荷、负荷集中商及电网公司的利益,具有较高的经济性。     

集中光伏电源接入对低压配电网电压的影响

以分布式光伏电源（PV）接入低压配电网后对线路电压产生影响为研究对象,理论分析PV接入配电网的电压损耗模型,提出一种功率分布函数法,并应用于电压损耗建模中。根据电压损耗模型,通过算例研究PV在不同接线方式、系统不同负荷运行方式下对低压配电网电压的影响,结果表明低压母线最大负荷运行方式电压损耗情况优于最小运行方式,PV专线接入配电网方式的电压损耗情况优于T接入接线方式,光伏有功功率接线位置距离台区母线越远,电压损耗问题越明显,这些为光伏电源接入配电网后的有效利用提供参考。     

含分布式光伏的配电网无功电压控制策略研究

随着配电网中分布式光伏等清洁能源渗透率的不断增加,有效地缓解了能源压力。但其并网点的电压越限问题不容忽视,为此,提出了一种含分布式光伏的配电网无功电压自适应控制策略。首先,分析了光伏并网点电压越限的基本原理;其次,针对负荷大扰动和光伏有功功率输出波动性引起的电压越限问题,分别提出自适应控制策略,通过降低光伏逆变器的有功功率以及增加无功功率的调节能力提高控制效果;最后,结合仿真算例进行分析,结果表明所提策略可以有效降低并网点电压,证明了所提策略的有效性。     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

基于光伏逆变器无功调节的低压配电网多模式电压控制

针对大规模户用光伏接入引起的低压配电网电压越限问题,以逆变器无功控制为手段,提出了一种多模式逆变器控制策略,以提高低压配电网对光伏的消纳能力。基于电压灵敏度理论,定义了虚拟注入有功功率的概念,实现了节点有功和无功功率之间的折算。根据节点虚拟注入功率将光伏发电的并网分为过电压抑制、欠电压抑制以及网损和功率因数的优化三种模式。当网络出现过电压(欠电压)运行风险时,以风险的抑制为目标调节逆变器无功功率;当网络运行无风险时,则以网损和功率因数的优化作为逆变器的无功调节依据。此外,为了实现就地的协调控制,结合全网电压灵敏度矩阵建立了不同节点光伏逆变器控制参数的优化模型,实现网络无通信条件下的协调电压控制。仿真结果表明,所提的多模式电压控制方法可以有效地抑制网络电压越限,同时使网络损耗和功率因数也得到优化。     

光伏发电接入对配电网电压质量的影响

随着化石能源的不断消耗,光伏发电得到了不断推广,而光伏发电并网可能会影响到电网的安全稳定运行。为此,首先阐述了光伏发电结构及并网典型方式,然后建立了光伏电源接入模型并进行了仿真计算。结果表明,当光伏发电接入配电网时会产生电压提升,并且接入位置、接入容量均为产生电压提升的影响因素。     

基于场景分析的风电场与电转气厂站协同选址规划

电转气技术的出现为消纳风电等可再生能源的富余发电出力提供了新的途径。目前电转气厂站的投资和运行成本较高,因而单独投资建设电转气厂站的经济性就较差。在此背景下,以可再生能源(风力)发电公司为投资主体,探索风电场和电转气厂站的协同投资建设模式,建立风电场和电转气厂站的协同选址规划模型。首先,考虑电转气技术的特征,建立电转气厂站的数学模型。然后,以最大化投资净收益为优化目标,建立基于场景分析的协同选址规划数学模型,计及了电力系统和天然气系统的相关约束。在场景优化中,以历史风速时间序列为原始场景,引入一种密度聚类算法对众多历史数据进行聚类分析,以提高求解效率,从而缩减风电场出力场景。最后,采用AMPL/BONMIN求解器对所构建的风电场和电转气厂站的协同选址规划优化模型进行求解,并以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电力和天然气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。     

光伏直流微网协调直流电压控制策略的研究

直流微电网是新能源发电接入常规公用电网的一种有效方式,并以其显著的优势成为微电网技术研究的一个新方向。本文以光伏发电系统、储能系统、交直流负荷组成的直流微电网为研究对象,在分析该直流微电网运行状态的基础上,提出了直流电压协调控制策略。该控制策略根据直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态SOC(State of Charge)自动协调各换流器的工作状态,从而实现了在各种运行工况下直流微电网内的有功功率平衡,达到了维持直流母线电压稳定的目的。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

基于最优电压控制的变环境条件下光伏系统最大功率点跟踪策略

为了在可变温度和辐照条件下能够对光伏发电系统进行有效的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking),提出了一种针对变环境参数条件下MPPT优化控制的新方法。首先确定最优工作电压与外界环境参数之间的数学表达式;然后根据其非线性关系,建立了MPPT控制策略,该非线性关系可以对太阳能电池的辐照和温度变化做出快速响应;最后,通过Matlab/Simulink数值模拟仿真,验证了该控制算法即使在太阳辐射较低的情况下也能有效地实现光伏发电系统的MPPT。     

光伏发电系统并网点电压升高调整原理及策略

以光伏发电系统并网点电压升高为研究对象,从电力系统功率传输理论的角度分析了光伏发电系统并网点电压升高的原因。主要对光伏发电系统基于有功功率和无功功率的电压调整原理及调整策略进行了研究,提出了基于瞬时电压—电流控制的动态电压调整策略。特别针对基于瞬时电压幅值—无功电流的IQ(U)电压调整策略,搭建了3kW光伏发电系统实验平台,对提出的IQ(U)方法进行了实验验证,取得的实验结果验证了所提出的电压调整策略的有效性。