长时间尺度下计及光伏不确定性的配电网无功优化调度

针对高渗透率分布式光伏接入配电网所引起的电压控制问题,分析了无功补偿型和电压控制型两种光伏发电系统的无功电压调控特点,在考虑负荷和光伏出力不确定性的基础上,以系统总运行成本最小为目标,提出了长时间尺度下考虑电压越限风险的配电网无功优化调度模型。针对电压控制型光伏无功电压调控特点,提出了含PV类型节点的配电网概率潮流计算方法。最后,通过时间解耦并采用灾变遗传算法求解得到含高渗透率光伏的配电网长时间尺度下的无功优化调度方案。仿真算例表明:与现有光伏无功控制方法相比,所提方法能够有效降低光伏并网引起的电压越限风险,其中基于电压控制型光伏的配电网无功调度方案在降损和抑制电压波动方面的控制效果更明显。     

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。     

含智能软开关的主动配电网3阶段鲁棒电压控制方法

为了解决大规模光伏接入主动配电网后引起的节点电压越限和波动的问题,提出了一种含智能软开关(soft open point,SOP)的主动配电网3阶段鲁棒电压控制(three-stage robust voltage control,TSRVC)方法。该方法的第1阶段考虑了长时间尺度下光伏出力和负荷的不确定性,对有载调压变压器的分接头位置和电容器组的投切组数进行了鲁棒优化;第2阶段根据光伏和负荷的短期功率预测结果,对各个SOP的有功功率和其电压-无功下垂曲线进行了优化;第3阶段根据节点电压的实时测量值和上一阶段优化得到的电压-无功下垂曲线,动态地调整各个SOP的实时无功功率输出。最后,在改进的IEEE 33节点算例上进行了仿真,结果表明:所提3阶段鲁棒电压控制方法可以充分应对光伏出力和负荷的不确定性,将节点电压有效控制在理想范围内的同时,能够显著降低系统的运行损耗,实现含高渗透率光伏配电网的电压控制。     

控制分区中含有多个先导节点的静态电压稳定裕度计算

提出考虑协调二级电压控制作用的静态电压稳定裕度计算最优潮流模型,重点解决各控制分区中含有多个先导节点的问题。模型中引入无功出力因子促使发电机无功出力裕度最大,引入多个互补约束方程来保证控制分区中的全部先导节点的电压都维持在设定值附近。优化模型的求解采用原对偶内点法,并在求解过程中使用稀疏技术加快计算速度。最后,对IEEE 39节点测试系统进行静态电压稳定裕度计算,结果表明,控制分区中含有多个先导节点能够提高系统的静态电压稳定性和系统在电压崩溃前的电压水平。     

基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略

随着分布式光伏在配电网中渗透率的增加,负荷与光伏出力波动等原因引起的配电网电压越限问题日益凸出。为此,提出一种基于分布式光伏集群协同优化的配电网电压控制策略。首先,通过电气距离模块度指标对配网进行集群划分;然后,通过无功电压灵敏度矩阵选取各集群的主导节点,并利用集群电压偏差度判定各集群电压状态。危险集群的光伏逆变器采用就地控制模式调压;安全集群的光伏逆变器采用可变功率控制模式。利用集群之间无功电压的灵敏度,将安全集群与危险集群进行协同配合,从而使整个配电网电压运行在安全域内。最后,根据某实际配电网41节点系统的算例证明,基于光伏集群协同优化的配电网电压控制策略,比统一下垂控制和统一功率优化控制的效果更佳,能够有效提升配电网电压质量。     

含分布式光伏发电的配电网电压越界调节策略

针对含高渗透分布式光伏发电的配电网电压越限问题,可充分利用并网光伏逆变器的无功调压能力。提出2种接入中低压配电网的分布式光伏发电的输出电压调节策略,第1种策略基于各光伏发电接入节点的电压-功率灵敏度,根据电压越界程度选择灵敏度大的光伏发电节点,调整其无功输出,当仍不能满足电压要求时,部分场景可以继续调整其有功输出;第2种策略以有功网损最小为目标,对配电网中各分布式光伏发电的无功和有功出力进行优化,在保证电压越界得到有效调节的同时,实现配电网经济运行。通过IEEE 33节点系统进行两种场景的模拟,验证分析了2种策略的有效性。     

计及电压稳定裕度的配电网光伏发电选址与定容

本文针对光伏出力的随机性和负荷的波动性,考虑光伏出力及负荷在不同状态下发生的概率,提出了一种多场景光伏发电负荷混合概率模型。采用电压灵敏度分析法寻找电压支撑点,作为光伏发电接入的候选节点集,提高光伏选址的效率。以改进VPII指标为目标函数,将多场景光伏发电负荷混合概率模型加入功率潮流平衡方程,建立光伏发电的选址和定容模型。最后,以IEEE14辐射型配电网系统为算例,验证了本文所提模型的合理性和有效性。仿真结果表明,合理选择光伏的接入位置和容量,能够有效提高配电网的电压稳定裕度,提升其稳定性并降低网损。     

考虑开机措施的暂态电压预防控制两阶段优化方法

随着直流系统和本地新能源对常规电源的置换效应加剧,预先提升常规电源无功出力增加了受端负荷中心基态电压过高和动态无功储备不足的风险。因此,提出一种考虑开机措施的两阶段启发式优化方法求解暂态电压跌落安全预防控制模型。根据暂态电压最薄弱母线筛选故障,基于性价比指标筛选措施,以减小计算规模。先进行预留部分无功可调空间的常规容抗器投退措施和发电机无功出力调整措施优化,若电压安全裕度改善效果不明显再进行开机措施及减有功出力平衡机组措施优化。在优化过程中,采用组合优化和枚举并行的方式提高计算效率。最后,通过某实际电网的算例分析验证了所提方法的有效性。     

大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制策略

随着大型光伏电站装机容量的不断增加,光伏发电单元本身的光照强度、温度变化等都会引起并网电压波动甚至越限,大型光伏电站必须参与调压控制,必要时给电网提供紧急无功支撑。针对该问题,首先以某40MWp光伏发电项目为例,对线路阻抗引起的电压波动和偏差进行了量化分析,理论分析表明:随着有功输出的进一步增加,线路电抗的影响要大于线路电阻的影响,并网电压的幅值逐渐减小。在此基础上,通过对并网逆变器在不同控制方式下无功容量及其无功补偿局限性的分析,提出了适用于大型光伏电站的并网逆变器无功与电压控制策略,并对具体实现方式、无功分配方案、光伏发电单元无功优化等问题进行了深入分析。最后,通过算例仿真验证了所提无功与电压控制策略的正确性和可行性。     

新能源发电协同参与配电网无功优化控制技术

新能源发电高比例接入配电网引起电网电压波动，线路无功传输带来高损耗增加运行成本。利用新能源发电设备具备的无功控制能力，对区域分层内新能源发电进行聚合建模，收集新能源发电无功资源裕度和系统阻抗特性，同时采集区域分层变电站母线电压，制定新能源发电聚合参与配电网分层电压控制策略，分配最优无功控制指令控制新能源发电无功出力，实现区域内无功电压最优控制，提升新能源发电资源利用率，平抑新能源发电接入电网引起的局部电压波动。进行了现场测试，结果验证了方案的有效性，新能源发电聚合参与配电网无功控制响应速度小于170 ms。     

光伏电站参与电网主动调压的无功优化控制方法

随着光伏发电渗透率以及系统对电能质量要求的提高,常规电源电压调节能力不足,而光伏电站因具有一定的无功容量而具备主动参与电网调压的潜力。在分析光伏电站电压调节特性的基础上,提出光伏电站参与电网主动调压的控制方法;针对光伏电站有功出力与电网负荷大小之间的矛盾性,引入光伏电站负载率和区域电网负荷率的概念,进而确定光伏电站主动调压的控制原理及目标;在此基础上,建立自上而下的光伏电站双层无功优化模型,上层优化模型用于跟踪并网点电压控制目标,下层优化模型将上层优化结果在各组无功补偿单元之间进行优化分配,实现光伏电站参与电网主动调压的精细化控制。以某地区电网为例,验证了所提方法的有效性。     

考虑光伏无功补偿的多馈入直流受端电网强度分析

具有多馈入直流外受电和新能源集中并网的受端电网稳定运行需要交流系统提供足够的电压支撑强度.有必要研究如何准确量化受端电网强度.文中考虑定性分析和定量评估2个方面,从广义短路比及其临界值变化的角度研究了光伏电站接入对受端电网静态电压稳定裕度的影响.首先,建立系统的准稳态模型,利用光伏电站接入对交流网络雅可比矩阵主导特征值的灵敏度,定性分析了不同控制方式下光伏电站对系统静态电压稳定性的影响;其次,基于模态摄动,给出考虑光伏电站接入后的广义短路比及其临界值的计算方法和评估流程;最后,通过量化光伏电站无功补偿对系统强度的影响,给出光伏电站电压-无功功率下垂控制系数的选择方法.仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

考虑风电接入的电网静态电压安全域计算

实现快速、有效的系统安全裕度评估,能够为系统运行控制提供决策指导。为掌握电网的安全运行态势,提出一种考虑风电接入的电网静态电压安全域计算方法。首先,利用连续潮流模型并结合电压安全约束,构建系统电压安全裕度指标,用于衡量运行点的安全状态。其次,融合灵敏度方程和启发式算法求得电压安全裕度,实现负荷裕度量化评估。然后,通过引入考虑相关性的风速预测方法,为态势预测奠定基础。最后,通过IEEE 118节点测试系统验证所提方法的有效性和可行性。通过算例仿真可知,当风电渗透率较高时,风电场出力之间的相关度越大,电压安全裕度的波动范围也越大。     

计及光伏多状态调节能力的配电网多时间尺度电压优化

随着分布式电源的渗透率逐渐增大,其本身所具有的波动性和不确定性给配电网的电能质量及其稳定性带来了巨大挑战.考虑配电网在现有慢动作调节设备难以满足无功电压调节需求的情况下,将改善因光伏随机波动性所引发的电压偏差和波动作为优化目标,提出了一种考虑分布式光伏多运行状态调节能力与传统无功调节设备相协调的配电网多时间尺度无功电压...     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。     

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。     

基于光伏系统低电压穿越的无功控制策略

分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式。计算了光伏逆变器的无功功率极限。提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越(LVRT)能力的无功控制策略。通过DIgSILENT PowerFactory仿真结果表明,采用该控制策略的光伏电站,可以在电网故障时不脱网并发送无功,支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

基于新型统一电能质量控制器的光伏电站故障穿越技术

近年来,光伏电站低电压穿越技术得到了快速发展,但受限于光伏并网系统电压检测速度影响,光伏电站故障穿越的快速性等问题亟需解决。文中提出一种适用于光伏电站故障穿越的的新型统一电能质量控制器(UPQC)接入结构及控制方法。该型UPQC能够在高电压故障时,通过补偿使光伏电站出口电压稳定在额定值,系统具备高电压穿越的能力,并兼有谐波补偿功能,有助于光伏电站快速响应电网电压波动情况,提升光伏电站故障穿越能力。UPQC可以配合光伏电站在低电压故障时输出无功功率,帮助光伏电站在指定的时间内发出电网需要的无功功率,并且能够在高电压故障时吸收电网无功功率,加速电网电压恢复过程,综合提升光伏电站穿越能力。最后,文中给出100 MW光伏电站运行仿真结果,验证了所提电力电子补偿系统的有效性和可行性。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。