配电网分布式储能集群调压控制策略

考虑到分布式电源与电动汽车大规模接入配电网后造成节点电压越限与储能系统运行经济性有待提高等问题,文中提出一种分布式储能集群调压控制策略.首先,通过构建基于电气距离的模块度指标形成配电网电压控制集群;然后,依据越限严重集群优先原则,确定各集群储能调节功率,并根据节点电压灵敏度对群内各储能进行功率分配;在计及配电系统安全、...     

光伏高渗透率下分布式储能群间协同的电压控制策略

针对分布式光伏高渗透率接入配电网后引起的节点电压越限问题,提出一种基于集群划分的储能调压控制策略。该策略包含配电网集群划分和分布式储能调压控制策略两部分。首先,通过改进的模块度指标对配电网进行集群划分;然后,在计及储能功率与荷电状态（SOC）的前提下,构建储能优化调压数学模型,根据越限电压的节点所在集群所需总功率对集群内储能进行分配,确定分布式储能运行收益最大时的储能时序动作功率;最后,分析不同方案下电压的波动性、配电网网损和储能运行经济性。通过两种方案对比表明,所提策略对应的方案不仅有效控制了节点电压、减少了网损,而且取得了良好的经济性。     

基于一致性算法的户用光伏逆变器和储能分布式控制策略

高比例户用光伏并网会导致电压越限等严重的电压问题,光伏逆变器无功控制和储能有功控制是低压配电网有效的电压控制手段。针对低压配电网通信条件有限以及逆变器无功功率和储能有功功率协调研究不充分的现状,文中提出了一种基于一致性算法的光伏逆变器和储能两阶段分布式控制策略。首先,通过控制效果-成本系数对设备调节效果和调节经济性进行分析,提出了先调节逆变器无功功率再调节储能有功功率的电压控制架构。其次,在逆变器控制阶段,以无功利用率作为一致性变量,保证了电压调节任务按逆变器容量进行分配;在储能控制阶段,以储能荷电状态作为一致性变量,既考虑了储能的容量,又实现了储能功率和荷电状态的同时控制。仿真结果表明,所提控制方法可以有效抑制电压越限,降低电压控制成本,同时还给出了所提控制策略参数的选取范围。     

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。     

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。     

基于HEM灵敏度的配电网分层分区电压调节策略

针对光伏接入后潮流倒送和出力波动带来的电压越限问题,提出一种基于全纯嵌入法(holomorphic embedding method, HEM)灵敏度分析的光储参与配电网分层分区电压调节方法。首先,建立储能和光伏的无功出力模型,并推导出基于HEM的配电网电压灵敏度矩阵,根据灵敏度矩阵运用聚类对配电网进行分区。然后,建立上层电压优化模型,通过全局和分区优化协调调度并网储能、光伏电站与无功调压设备对节点电压和网损进行优化;下层电压调节模型进一步挖掘并网小型分布式光伏及储能的无功能力,基于所得电压灵敏度对各区内越限节点的电压进行调节。最后,应用于某省35 kV的配电网实际系统,验证了所提灵敏度计算方法能够提高电压灵敏度的计算效率以及所提分层分区调压策略能够较好地改善光伏并网后电压越限问题。     

基于HEM灵敏度的配电网分层分区电压调节策略

针对光伏接入后潮流倒送和出力波动带来的电压越限问题,提出一种基于全纯嵌入法(holomorphic embedding method, HEM)灵敏度分析的光储参与配电网分层分区电压调节方法。首先,建立储能和光伏的无功出力模型,并推导出基于HEM的配电网电压灵敏度矩阵,根据灵敏度矩阵运用聚类对配电网进行分区。然后,建立上层电压优化模型,通过全局和分区优化协调调度并网储能、光伏电站与无功调压设备对节点电压和网损进行优化;下层电压调节模型进一步挖掘并网小型分布式光伏及储能的无功能力,基于所得电压灵敏度对各区内越限节点的电压进行调节。最后,应用于某省35 kV的配电网实际系统,验证了所提灵敏度计算方法能够提高电压灵敏度的计算效率以及所提分层分区调压策略能够较好地改善光伏并网后电压越限问题。     

含高渗透率光伏的配电网就地-分布式电压控制

随着配电网中分布式光伏渗透率的逐步提高,发电功率和负荷需求不平衡导致的电压越限问题日益突出.为充分调用可控资源进行调压,同时降低系统的通信量和计算量,文中基于配电网节点的近似电压灵敏度,结合就地控制和分布式控制的特点,提出一种含高渗透率光伏的配电网电压控制策略.该策略利用本地量测数据和分布式通信信息,通过各关键节点的无功协调控制和有功优化调度,实现系统电压的经济快速控制.仿真结果表明,所提策略具有良好的电压控制效果和经济性,能够降低系统的运行成本.     

含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略

随着分布式光伏发电并网规模的不断扩大,由光伏发电功率与负荷之间不平衡引发的逆向潮流导致的电压越限问题日益受到关注。在光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析的基础上,提出了无功/有功协调控制策略,通过光伏逆变器的无功输出补偿及光伏发电量优化管理,实现配电网节点电压的控制。仿真分析结果表明,该策略能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时,较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制

蓄电池储能系统接入配电网静止同步补偿器(B-DSTATCOM)进行有功无功联合控制可有效缓解高波动性分布式电源大量接入配电网导致的电压越限、网损加重、三相不平衡度增加等系列问题。对此,文中提出一种计及光伏发电的不平衡主动配电网B-DSTATCOM实时有功无功联合优化控制策略。首先,对B-DSTATCOM四象限运行原理进行研究,在此基础上以电压偏移、网损、电压不平衡度及运行成本为子目标函数建立B-DSTATCOM实时有功无功联合多目标优化控制模型,并采用加权求和法、改进粒子群优化及直接潮流法求得最优控制方案。最后,基于澳大利亚某实际含光伏低压不平衡配电网进行MATLAB仿真,验证所提方法及模型的有效性、实用性和鲁棒性。     

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。     

Energy requirement for distributed energy resources with battery energy storage for voltage support in three-phase distribution lines

Integration of distributed energy resources (DER) into distribution systems is a new concept for improving system capacity and stability, feeder voltage, and supply quality and reliability. This paper has addressed voltage support in distribution systems by energy injection from a battery storage distributed energy system. An operation strategy for an inverter interface battery energy storage DER has been developed for maximum improvement in feeder voltage with minimum energy injection from the DER. A control strategy has been proposed for inverter based battery storage DER to regulate network voltage effectively, through operating the DER to generate real (P) and reactive (Q) power with Q priority. The implementation of the inverter interface DER with battery energy storage will save fuel cost of DER but be of much higher capital cost than using a rotary generator. The proposed technique has been evaluated by simulation on a three-phase distribution system with time varying loads. Test results indicate that DER operating with Q priority offers the best solution for maximum voltage improvement. The results also confirm that DER injecting P and Q at the ratio of maximum voltage sensitivity of line presents better solution for power loss reduction than the solution offered by the DER operating with Q priority.     

基于分布式模型预测控制的含分布式储能有源配电网动态电压控制

针对大规模分布式电源(distributed generator, DG)接入配电网造成的电压越限问题,提出一种基于分布式模型预测控制(distributed model predictive control, DMPC)的含分布式储能有源配电网动态电压控制方法,协调配电网中大量分布式光伏(Photovoltaic, PV)、储能(energy storage, ES)等可调资源,实现电压越限的快速动态恢复。首先,通过分析分布式光伏、储能等可控资源不同的动态过程以及配电网的电压灵敏度模型,建立计及分布式电源动态过程的配电网整体控制模型;考虑到配电系统整体规模大、控制设备多,为避免对通信可靠性要求过高,通过ε分解法将整体配电网模型分解为若干子网络,降低系统的耦合关系。其次,考虑各分布式光伏、储能的有功和无功功率出力约束以及容量限制,进行含约束的分布式模型预测控制设计,并转化为二次约束二次规划(quadratically constrained quadratic program, QCQP)问题优化求解控制指令,实现配电网电压越限的快速动态恢复。最后,通过基于IEEE-33节点配电网的仿真验证了所提方法的有效性。     

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。     

蓄电池SOC限值下的微电网协调控制策略研究

微电网在孤岛模式中,由光伏阵列和储能电池并联构成的光伏逆变器作为V-f模式主控单元调节系统电压频率稳定,当光伏阵列输出功率不能满足系统需求且储能电池达到SOC限值时,逆变器不能保证系统稳定。针对此问题,本文在含光伏系统最大功率跟踪和储能电池充放电特性的系统中,提出了一种改进的V-f模式和P-Q模式控制算法,采用P-Q模式下的微燃机作为后备V-f模式调节单元,通过与光伏逆变器控制模式的切换解决了系统稳定性问题,同时在光伏阵列输出功率过剩的情况下提高了可再生能源的利用率。通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证了其控制策略的有效性。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。