适应高比例户用光伏的中低压配电网集中–分布式协调控制

大量户用光伏并网使得中、低压配电网的电压越限、电压波动以及三相不平衡问题日益突出,该文研究中低压配电网多目标协调控制策略。首先,结合中、低压配电网的通信和计算能力,提出一种"中压集中式–低压分布式"的新型分层协调控制架构。其次,在中压层面基于三相最优潮流建立分钟级优化控制模型,以网损、三相不平衡度为目标,对中压分布式电源、静止无功发生器及PCC的有功无功输出进行优化。此外,在低压层面考虑PCC有功无功优化指令的快速跟踪与波动抑制、改善低压三相不平衡以及避免电压越限,提出秒级多目标分布式控制模型;同时,结合节点量测能力、指标状态以及指标优先级,建立多目标自适应协调策略。仿真结果表明,所提策略能协调低压储能和光伏逆变器为中压提供有功、无功灵活性,降低95%以上的PCC功率波动率(平均波动率不超过0.5%),将电压偏离度和三相不平衡限制在允许范围之内,同时改善了网络损耗。     

含分布式发电的配电网有功-无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

含分布式发电的配电网有功—无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

基于集群划分的含分布式光伏配电网有功-无功多目标优化

随着高比例分布式光伏并网,配电网潮流随光伏出力波动,系统有功-无功优化面临新的挑战。建立了配电网网损最小、光伏消纳量最大和电压偏移最小的多目标优化模型,通过调节光伏逆变器出力和无功补偿设备的投切,实现配电网网损最小、光伏消纳率最大和电压偏移最小的目标。建立了基于电气距离和区域电压调节能力的集群性能指标计算方法,并基于指标计算结果将配电网划分为多个子集群,利用NSGAIII算法对子集群进行有功-无功优化。最后以一条实际10 kV配电线路和IEEE123系统为算例仿真验证,计算结果表明经划分后对子集群进行有功-无功优化相比于全局优化可以提高光伏消纳率、减少系统网损和减少节点电压偏移。验证集群划分方法和有功-无功优化模型的有效性。     

基于HSA-PSO的配电网源-储协同优化控制方法

目前通常采用增加无功补偿装置的手段来解决高渗透率分布式电源接入时的配电网电压控制及网损优化问题,而兼顾分布式电源和储能系统调节作用的控制方法较少。考虑储能系统和分布式电源的协同配合,建立以配电网电压偏差最小、有功网损最小及分布式电源消纳量最大的配电网多目标优化控制模型。有效结合和声搜索算法和粒子群优化算法,提出具有自适应能力的和声搜索-粒子群算法（HSA-PSO）对所建立的模型进行求解。通过仿真算例验证了本文优化控制方法的有效性。     

考虑电动汽车与光伏电源联动的配电网电压调控策略

光伏电源的大规模并网可能致使配电网电压越限,受调压设备调压能力的限制,从网源侧角度考虑的调压方法易出现调压效果不理想的情况。针对光伏电源并网引起的配电网电压越限问题,通过对负荷侧电动汽车进行建模并分析其入网对配电网电压的影响,在一定情况下,将其作为可调度资源与光伏电源配合以控制配电网电压。通过考虑电动汽车用户需求响应,以各可控资源的优化控制成本最小为目标,建立了电动汽车与光伏电源联动的配电网电压调控模型,并对其进行优化求解以实现配电网内能源资源的最优利用,减小系统电压波动。算例分析中根据不同气象条件构建了两个场景,分析结果均验证了该策略的有效性。     

计及无功优化的分布式电源选址与定容

为提高电网的电压水平和降低线路损耗,在分布式电源选址与定容的基础上,加入了无功优化。根据分布式电源出力情况,将计及无功优化的分布式电源选址与定容问题分解成分布式电源并网和切除两种模式,即DG满出力时配电网网损、电压偏移及静态电压稳定裕度综合目标最优和DG零出力时电压合格为约束条件下的配电网网损最小,通过加权法将多目标转换成单目标。运用免疫算法对含分布式电源的33节点的配电系统进行算例分析,证明了计及无功优化的分布式电源选址定容的优越性。通过无功优化和分布式电源选址定容的优化分析,得出了当同时考虑两者时,优化效果最佳。     

低压配电网分布式光伏接纳能力分析

分布式光伏的并网和利用是应对当前能源和环境危机的重要方式,高比例分布式光伏接入所导致的电压越限是制约配电网接纳分布式光伏的重要因素之一。以提高配电网对分布式光伏的接纳量为首要目标,考虑多电压等级配电网的配合,提出利用中压主动配电网的调控能力,通过中低压配电网的相互影响缓解低压配电网调压手段缺乏,提升低压配电网接纳分布式光伏能力的方法:首先考虑配电网中分布式光伏和负荷出力的时序性,根据季节和天气构建12种场景,对配电网进行一年的时序全过程模拟。然后建立10 kV中压主动配电网优化运行模型和380 V辐射型低压配电网分布式光伏选址定容模型。仿真结果表明所提方法可以提高低压配电网接纳分布式光伏的能力。除此之外,进一步分析了分布式光伏接入和调压对中压主动配电网电压的影响,以及低压配电网中负荷对接纳分布式光伏和调压方式的影响。     

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。     

分布式电源选址与定容的渐进最优场景算法

精确模拟分布式电源输出的随机性,对分析分布式电源选址和定容对配电网的影响具有重要意义。本文基于Wasserstein距离指标的最优场景法构建风-光-荷多场景模型。以改进的电压分布指标为目标,结合含多场景模型、功率平衡及运行约束条件,建立分布式电源选址和定容对配电网电压稳定裕度影响最小的优化模型。通过两个配电网算例分析,结果表明合理选择分布式电源接入点的容量有利于提高配电网电压稳定裕度,能有效降低系统网损。     

含分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算

根据配电网三相不平衡的实际情况,为准确计算各种分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网后的潮流问题,文章基于前推回代法,提出了可处理PV和PQ节点模型DG的三相不平衡潮流算法。按照配电网拓扑结构,利用支路分层技术,加快了潮流计算速度。在处理PV节点模型DG时,将电压正序分量幅值作为电压调节参数,计算电压正序分量幅值和额定电压幅值差,得到PV节点的无功补偿量,将DG由PV节点运行模型转换为PQ节点运行模型。IEEE 34节点系统算例结果验证了该算法的正确性。最后,通过分析DG对电压的调节和无功补偿能力,研究了不同类型DG对配电网电压的影响。     

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...     

计及多约束的多分布式电源接入配电网最大承载力分段算法

分布式电源(DG)大量并网给电能质量带来风险,评估DG接入配电网的最大承载力对DG规划具有指导意义。建立了多DG接入配电网承载力评估的优化模型:目标为DG并网容量最大,约束涉及电压偏移、电压波动、短路电流和继电保护的相关技术标准。针对该模型,提出了基于约束指标相对于DG容量灵敏度的单约束和多约束协调分段计算方法。基于不同的DG初始值,分段计算可分别采用倒推和顺推2种计算流程进行。最后计算分析了辐射型配电网在多约束多个不同类型DG情况下的系统最大承载力,表明了所提方法在计算精度和效率方面的优越性。     

集成可再生能源发电的配电网无功优化模型

可再生能源规模化接入配电网已经成为共识。针对大量可再生电源以及电力电子器件所导致的配电网无功波动、网损增加以及电压波动等系列问题,提出了一种基于改进自适应粒子群算法的集成可再生能源的配电网无功优化方法。通过对风机以及光伏系统出力进行建模,获得其出力预测数据;建立含有电压越限罚函数的集成可再生能源的配电网无功优化模型;引入了电压稳定指标的概念,对配电网各个时段的电压状况进行评价;并通过改进的自适应粒子群优化算法进行模型求解;利用改进的IEEE-33节点系统进行了仿真验证。仿真结果表明文中提出的模型能够有效地降低网损,减少电压波动,保证电网的稳定运行,可以为后续的无功优化提供参考与借鉴。     

分布式光伏和电动汽车接入对配电网网损和电压偏移影响的分析研究

研究了分布式光伏与电动汽车接入对配电网网损和电压偏移的影响。首先建立了分布式光伏的出力模型与电动汽车的充电模型。基于该模型,研究了分布式光伏与电动汽车接入配电网产生网损和电压偏移的原理。然后,分析了不同接入方式、不同并网位置、不同并网容量以及不同时间段下分布式光伏与电动汽车接入对配电网网损和电压偏移影响。结果表明,光伏渗透率为20%时,分布式光伏与电动汽车适宜集中接入线路中前端。典型日24 h中,配电网网损呈波浪型变化趋势,节点电压呈先升高后下降的趋势。     

分布式光伏电源对配电网电压波动的影响研究

分布式光伏电源接入配电网后导致电压波动加剧等问题,限制了光伏发电的快速发展。文章从理论角度分析得到光伏功率波动水平以及光伏电源接入点短路容量大小是影响配电网电压波动大小的主要因素;考虑到未来光伏容量不断增加,光伏功率波动水平必将不断提高,因此增大接入点短路容量是降低电压波动实现大量分布式光伏电源接入配电网最为可行的方法,而配电网采用环网结构能增大接入点短路容量;最后在PSCAD/EMTDC中搭建了完整的光伏电源系统以及IEEE13节点模型,仿真验证了配电网采用环网结构增大短路容量能有效削弱光伏电源对配电网电压波动的影响,为分布式光伏的良好发展奠定基础。     

分布式电源并网的配电网改进潮流算法

分布式电源(DG)的并网,不可避免地对配电网运行和安全产生很大影响,因此必须对含DG的配电网潮流进行计算调整.在分析常见的几种DG基础上,给出它们各自在潮流计算中的模型以及处理方法,并提出一种改进型前推回代潮流算法,来计算含DG的配电系统潮流.考虑到前推回代法处理PV节点的能力较差,引入注入无功修正法.此外,分析PV节点型DG无功初值选取对潮流收敛性的影响,以及DG并网对系统电压和网损的影响.设计不同类型DG并网的测试方案,在IEEE 33节点配电网络中反复检验,结果表明该方法是有效的.     

Multi-Objective Approach for Reconfiguration of Distribution Systems with Distributed Generations

This paper presents a fuzzy multi-objective based heuristic algorithm for network reconfiguration of distribution systems considering distributed generations (DGs). The objectives of reduction of real power loss, branch current carrying capacity limit, maximum and minimum voltage constraints, and feeder load balancing are considered for performance enhancement of the distribution system. Since these objectives are non-commensurable and difficult to solve simultaneously using conventional approaches, they are converted into fuzzy domain and a fuzzy multi-objective function is formulated. A sensitivity analysis based on voltage profile improvement and real power loss reduction is used for obtaining optimal locations of DGs and genetic algorithm is used for optimal sizing of DGs. The proposed reconfiguration algorithm is implemented in two stages, initially in the first stage without incorporating DGs and in the second stage incorporating DGs for obtaining an optimal distribution system network reconfiguration. The advantage of the proposed method is demonstrated through a seventy node four feeders and a sixteen node three feeders distribution systems.     

Active coordinated operation of a distribution network system for many connections of distributed generators

Recently, the total number of distributed generators (DGs) such as photovoltaic generation system and wind turbine generation system connected to an actual distribution network has increased drastically. The distribution network connected to many distributed generators must be operated keeping reliability of power supply, power quality, and loss minimization. In order to accomplish active distribution network operation to take advantage of many connections of DGs, a new coordinated operation of distribution system with many connections of DGs is necessary. In this paper, the authors propose a coordinated operation of distribution network system connected to many DGs by using newly proposed sectionalizing switch control, sending voltage control, and computation of available DG connection capability. In order to check the validity of the proposed coordinated operation of distribution system, numerical simulations using the proposed coordinated distribution system operation are carried out in a practical distribution network model. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(3): 46–57, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20655     

A smart distribution system reconfiguration algorithm with optimal active power scheduling considering various types of distributed generators

This paper presents an efficient way of solving the distribution system reconfiguration (DSR) problem in electrical power systems with consideration of different types of distributed generators (DGs). The objective of a DSR is to minimize the system power loss while satisfying the system constraints and keeping the topology of the system radial. In this paper, a new DSR algorithm based on a modified particle swarm optimization (PSO) is proposed to incorporate DGs with the constant voltage control mode. The proposed method is very efficient because it avoids an extra iteration loop for computing the reactive power at PV buses in order to keep the voltage at a specified magnitude. Furthermore, if the reactive power requirement is not met in between the extreme limits, the proposed algorithm strictly searches for the best possible tie switch combination to simultaneously reduce the power loss and ensure that the DGs operate in PV mode within acceptable reactive power limit. The proposed algorithm also integrates hourly DSR with optimal DG active power scheduling considering the DG type, generation limit constraints, and the allowable DG penetration level. The validity and the effectiveness of the proposed method has been tested using standard IEEE 33‐bus and 69‐bus distribution networks with various case studies. Test results show that the proposed method is robust and delivers a minimal average power loss compared with different methods, and it efficiently models DGs in DSR, demonstrating that the presence of DGs can further reduce the system loss. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.