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。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

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。     

典型功能区分布式光伏接入对配电网建设改造的影响

随着分布式光伏大量接入,配电网电能质量、短路容量、潮流分布等都受到一定的影响,光伏发电在就地消纳的同时可能产生倒送,因此传统配电网面临升级改造的新形势。对于不同典型功能区的光伏发电接入,如何定量分析配电网建设改造工作量是一个亟待解决的问题。根据光伏最大盈余发用比指标,对不同类型功能区负荷密度与发电功率密度进行对比研究,分析不同类型功能区光伏消纳及配电网改造情况,研究分布式光伏接入对配电网建设改造影响,提出不同光伏最大盈余发用比下配电网工程改造及投资规模建议,为实现配电网接纳分布式光伏改造提供指导和建议。     

Integration of PV and EVs in unbalanced residential LV networks and implications for the smart grid and advanced metering infrastructure deployment

Voltage unbalance is a relevant problem that causes a less efficient operation of the system due to higher energy losses and lower hosting capacity. Unbalance has often been neglected by distribution system operators due to the lack of monitoring data in the low voltage (LV) grid. However, the massive deployment of smart metering in recent years in many countries provides very valuable information to detect unbalance. Moreover, in the current context of increasing presence of single-phase distributed energy resources connected to LV networks, such as electric vehicles (EVs) and photovoltaic (PV) generation, unbalance is bound to increase.This article investigates the technical impact of future integration of EV and PV in LV unbalanced networks. This paper has assessed the daily energy losses and voltage problems as load unbalance gradually increases, based on load flow analysis on an hourly basis, considering residential demand and homogeneously distributed EV and PV. The analysis has been carried out for several rural and semi-rural LV networks and various scenarios of demand level and penetration degree of EV and PV. The three-phase load flow analysis is computed using the forward-backward sweep algorithm.Furthermore, this work discusses the implications for the deployment of supervision and monitoring solutions based on advanced metering infrastructure (AMI). Their implementation should be prioritized in more loaded and longer networks where high integration of distributed energy resources is expected so that unbalance can be detected and corrective actions can be applied.     

一种矩阵化描述的分布式光伏准入容量计算方法

针对配电网大面积接入分布式光伏的准入容量计算问题,考虑电压稳定和区域太阳光能量的分布,首先分析了分布式光伏接入对配电网的影响。然后用自定义矩阵导出电压约束,提出一种矩阵化描述的准入容量计算方法,避免在应用电压约束进行准入容量计算时的潮流迭代问题。采用通用的数据结构和矩阵化的描述,便于计算规模的扩展。采用遗传算法计算各节点准入容量,得出以电压为约束的准入容量值。最后以IEEE11节点系统为例对提出的方法进行了仿真计算,分别得到分布式光伏无额外限制接入、按距离均匀分布接入和按节点均匀分布接入三种情景的准入容量,进而提出适用于大面积分布式光伏接入配电网的原则。     

多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究

针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性,对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析,并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在DIg SILENT/Power Factory仿真平台上搭建了国际大电网会议(CIGRE)认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构,并根据IEC 61400-4-15标准在该平台上搭建了IEC电压闪变仪,对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明,含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂;配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。     

电压偏差和谐波约束下配网光伏最大渗透率评估

针对多个三相不平衡配电网络,在不同位置接入分布式光伏,运用OpenDSS软件计算了分布式光伏接入配网后节点电压偏差及谐波电压畸变率。根据ANSI C84.1-2006稳态电压标准以及IEEE519-1992谐波标准对电压偏差和谐波电压畸变率进行约束,得出不同位置下稳态电压偏差和谐波约束下分布式光伏的最大渗透率,同时分析了线路调压器及光伏接入点短路容量与光伏渗透率的关系。研究结果表明,光伏渗透率与具体配电网的拓扑结构和线路参数相关,光伏接入点越靠近馈线首端,渗透率越大。同时考虑电压偏差和谐波约束下光伏渗透率至少能达到20%,并且使线路调压器与其下游接入的光伏发电功率协调配合也可显著提高光伏的渗透率。     

分布式光伏系统最优运维周期确定方法

目前光伏运维周期主要由人工经验确定,成本过高,不利于光伏产业的发展,为此,提出一种考虑分布式光伏系统典型场景的最优运维周期确定方法.建立分布式光伏2种典型应用场景数学模型;以光伏可靠性模型以及光伏组件积灰模型为基础,建立运维周期模型;利用蒙特卡洛法计算不同运维周期下由发电损失成本及运维成本组成的运维总成本的概率分布.通...     

考虑主动管理的配电网分布式光伏并行优化配置

主动管理技术的快速发展为分布式光伏发电大规模接入配电网提供了可能。将主动管理与分布式光伏优化配置相结合,以分布式光伏的安装位置、容量和主动管理措施为决策变量,建立以分布式光伏能量渗透率最大和电压偏差最小为目标函数的优化配置模型;利用基于二分K-均值聚类的多场景分析法处理光伏出力和负荷的不确定性及时序特性,克服K-均值聚类场景缩减对初始质心选取敏感的缺陷;提出基于并行计算的多场景分析和多目标分子微分进化算法对优化模型进行求解,得到配电网分布式光伏最优配置方案及主动管理策略。IEEE 33节点配电系统仿真结果表明,所提优化配置方法可有效提高分布式光伏消纳量并保证供电质量。     

适用于电网规划的光伏发电概率模型及其应用

提出了一种兼顾短时波动性和中长时间尺度变化规律的光伏电源出力概率模型。采用气象模型基于少量参数即可建立太阳辐照度小时均值在一年内变化的离散概率时间序列模型。采用Beta连续概率分布描述每小时内太阳辐照度相对于均值的随机波动性。所提模型所需统计参数少,能有效反映光伏电源出力时间特性的规律性和随机波动性。将算例结果与实际光伏电站辐照度检测数据进行对比,验证了所提模型的有效性。结合分布式光伏电源接入配电馈线的选址定容规划实例说明了所提模型的应用场景。     

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。     

分时电价提升配电网光伏消纳能力多目标优化策略

高比例分布式光伏接入配电网引起电压越限等问题限制了配电网的光伏消纳能力,为此建立了用于提升配电网光伏消纳能力的优化模型。首先,分析分布式光伏接入对配电网电压分布的影响;其次,建立分时电价优化模型和分布式光伏接纳优化模型用于提升配电网光伏消纳能力。分时电价优化模型为基于分时电价提升用户用电功率和降低用户用电成本的多目标优化模型,约束条件包括用户用电功率约束和电价约束;分布式光伏接纳优化模型基于分时电价优化模型计算结果,目标函数为配电网光伏消纳量最大,约束条件包括分时电价优化模型计算得到的配电网用电负荷和线路潮流约束。最后,以某一实际配电网系统为算例,计算结果表明经过2个模型优化后配电网可以有效提升光伏消纳能力。     

园区光储多场景协同优化运行策略

光伏园区配备储能可以减小光伏出力的波动性并提高光伏消纳率,除此之外储能的裕量还可以同时参与其他的应用场景,提升光储系统运行经济性。为此以园区光储运营商的收益最大为目标,以光储功率和负荷侧功率为约束条件,提出了储能同时参与3种应用场景,即平抑波动、能量时移、调频市场时的协同优化策略。研究了市场价格因素对于收益、支出和弃光率的影响程度以及对策略倾斜度的影响。算例分析表明,所提协同优化策略可在提高园区光储运营商收益的前提下减小园内用户的支出并提高光伏消纳率,为运营商在面对市场波动的决策处理时提供了理论依据,进而推动光储园区建设的发展。     

Evaluation of Residential PV‐EV System for Supply and Demand Balance of Power System

In recent years, there has been a growing interest in ecofriendly technologies such as residential photovoltaic (PV) systems and electric vehicles (EVs). PV systems and EVs will contribute to reducing CO₂ emissions in the residential sector and the transportation sector, respectively. In spite of that, high penetration of PV systems into the power grid can cause grid voltage and frequency stability problems. Also, the growth of the EV market will create an extra electricity load (for charging the EV fleet), leading to an increase in power utility fuel costs. In this research, we proposed the usage of the PV‐EV system as a method of mitigating the impact the spread of residential PV systems and EV on the power grid. We built an PV‐EV system simulation model and investigated the PV‐EV system contribution to the balance of power supply and demand and to reducing the total cost of the household under different electricity pricing scenarios. We also evaluated the effect of uncertainty in the forecasting of load and PV output on the performance of the PV‐EV system.     

考虑电动汽车充电负荷的配电系统场景概率潮流分析

提出了一种同时考虑分布式光伏出力和电动汽车充电负荷随机特性的配电系统场景概率潮流分析方法。首先,在考虑车主交通行为与充电模式随机特性的基础上,采用蒙特卡洛模法对充电站典型日内的充电负荷进行模拟,给出充电负荷曲线集。接着,采用K-means聚类分别对充电负荷曲线集和光伏历史出力曲线集进行聚类,给出充电负荷和光伏出力的概率场景集,并以此为基础构建潮流分析场景集。最后,采用前推回代法进行所有场景下的配电系统潮流分析。按场景概率对潮流结果进行汇总,给出概率潮流分析结果。基于IEEE 33节点配电系统的仿真计算验证了所提模型及方法的有效性。     

面向分布式光伏虚拟集群的有源配电网多级调控

受外界环境影响,分布式光伏出力具有间歇性、波动性和不确定性,其分散、高渗透接入给配电网调控带来了高维数、高复杂度等问题,故提出面向分布式光伏虚拟集群的有源配电网多级调控。首先,提出虚拟集群概念,并基于社团理论提出适应调控目标变化的虚拟集群动态划分方法。然后,针对含高渗透分布式光伏配电网的运行特点和调控需求,具体研究包含全局优化调度级、集群趋优控制级、本地消纳控制级的多级调控模型与实现方法。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型并进行算例分析,验证了所提调控方法可适应有源配电网运行状态变化,提高调度控制的快速性和有效性。     

分布式光伏并网问题分析与建议

近年来,中国分布式光伏呈现出“点多面广、局部高密度并网”的高速发展态势,在高比例接入地区给电网运行安全带来影响。在此背景下,进行大量数据调研,分析中国27个省级电网分布式光伏并网和调度管理情况,从改变配电网运行特性、增加电网电力平衡压力、增加电压控制难度、降低系统频率调节能力等方面,分析分布式光伏并网对电网运行的影响,并为促进分布式光伏并网提出规划建设管理、并网管理、相关标准、需求侧管理、前瞻性研究等方面的建议。     

Harmonic current prediction by impedance modeling of grid-tied inverters: A 1.4 MW PV plant case study

Grid-tied inverters are the main responsible for the successful integration of photovoltaic (PV) plants in the power grid. Two important challenges are the integration of power plants based-inverters and their contribution to the power system quality. This work analyzes the features of inverter impedance models when used in harmonic integration studies. It is aimed to estimate the harmonic current contribution as a function of the background harmonic voltages components. Time domain simulations based on detailed and average models are compared with the impedance model developed in frequency domain. In grids with harmonic voltages, impedance models can predict the current distortion for all active power injection scenarios. Furthermore, measurements in a 1.4 MW PV plant connected in a distributed grid are used to validate the simulation based on impedance models during different power injections and harmonic voltage profiles. Results reinforce that impedance models can represent with relatively accuracy the harmonic current emitted by the PV plants at the point of common coupling (PCC). Lastly, a stress test is performed to show how a variation in the harmonic voltage phase angle impacts the PV plant harmonic emission.     

基于灵活网架的分布式光伏电源准入容量研究

分析推导了分布式光伏电源接入区域配电网的影响,在此基础上,考虑主动配电网背景下的灵活网架,以一系列静态安全稳定指标作为约束,建立了分布式光伏电源准入容量求解模型。将单个以及多个光伏电源接入的情况分开求解,相应地分别采用基于二分法的枚举法以及混合智能遗传算法求解,保证了模型求解的高效性。利用所提模型、算法,对10 k V中压配电网的几种典型网架接线进行分布式光伏电源准入容量的计算、比较、分析,验证了方法的有效性,总结了相关规律,提出了建议。