含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略

电压越限成为限制光伏最大接入量的重要因素,为解决大规模光伏并网所导致电压越限问题,文章提出了含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略。首先,根据光伏接入节点对配电网电压灵敏度不同,提出了光伏逆变器分组协调控制思想;然后,光伏逆变器组内以容量利用比和功率因数为一致性变量进行电压控制,组间通过协调控制确保关键节点电压收敛至设定值1.05 p.u.;最后,通过算例仿真验证所提控制策略能有效地抑制配电网电压越限,避免不必要的有功削减,同时在负荷、光伏波动时具有较强的鲁棒性。

最优协调电压控制间接拉道排列算法

根据准稳态假设建立含连续–离散时间微分–代数方程约束的最优协调电压控制模型。该模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,协调不同地理位置和不同种类的控制手段。根据Pontryagin极大值原理建立该协调电压控制问题的1阶最优性条件,该条件是一个典型的两点边值问题。在此基础上采用拉道(Radau)排列法求解这个两点边值问题。该算法具有计算精度高、数值稳定性好等特点。此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了二次罚函数的处理方法。以新英格兰39节点系统为基础构造算例,算例结果表明了该方法的有效性。

应用多波前法快速求解最优协调电压控制问题

将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分—代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原—对偶内点法求解。重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度排序提高求解稀疏线性修正方程的效率。以IEEE 17机162节点系统和新英格兰10机39节点系统作为算例,通过与近似最小度法和反向Cuthill-McKee法排序下三角分解结果进行对比,证实了所述方法在计算速度上的优越性。

应用线搜索滤波器内点法求解最优协调电压控制问题

基于准稳态模型,协调电压控制问题表示为含连续-离散时间的微分-代数方程约束的最优控制模型。采用直接动态优化方法求解该代数-微分方程优化问题。利用Radau排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在每个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。引入一种改进的原对偶内点法求解该非线性规划模型。基于线搜索滤波器的内点法有着良好的收敛性能,能快速获得最优解。从IEEE 17机162节点系统的仿真结果看出,该方法能求出有效控制量以增强系统的长期电压稳定性。

最优协调电压控制与二次电压控制的比较

针对提高长期电压稳定性的问题,对最优协调电压控制和二次电压控制进行比较研究。根据准稳态假设建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型,该动态优化模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,可以协调不同种类和位置的控制,基于Pontryagin极大值原理和Radau排列法构造间接法算法求解,此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制。在新英格兰39节点系统上的比较试验表明了最优协调电压控制具有更优良的控制特性。

含二次电压控制器最优协调电压控制的切换直接算法

基于准稳态假设,提出保留二次电压控制器的动态最优协调电压控制模型。该模型旨在协调扰动后先导节点电压参考值和其他电压控制手段维护长期电压稳定。其目标函数考虑电压稳定和控制成本;等式约束条件为连续–离散时间微分–代数方程组。采用拉道(Radau)排列法先对其进行离散化,得到非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,并基于内点法结合切换技术求解。该直接法具有数值稳定性好、计算速度快的特点。此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制手段。在新英格兰39节点系统和IEEE145节点系统上的试验证明了该模型及其算法的优势。

最优协调电压控制的直接Radau配置算法

根据准稳态假设,建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型,并采用现代最优控制理论中的直接法求解该动态优化问题.根据Radau配置法将动态优化问题转化为连续变量与离散变量并存的非线性规划问题.为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,引入离散变量的罚函数处理机制,并采用非线性原对偶内点算法求解.新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明,所提方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强了电力系统的长期电压稳定性.

基于多目标决策的协调电压控制

随着输电系统的应用范围扩大,电网电压稳定是电力控制领域有待解决的问题。提出了一种新的电网电压控制策略:跳跃基因进化算法(JGEA),用于搜索CVC的多目标解决方案,这些方案被存储在一个知识数据库中,JGEA与多目标决策(MCDM)的结合可以为电网系统的在线控制构成一个智能知识库系统。建立了一个独立的在线MCDM方法用于选择合适的控制方案。仿真结果表明该方法是用于解决电压不稳定性问题的一种新的且实用的实时控制方法。

协调电压控制问题的准稳态模型及其间接动态优化算法

针对长期电压稳定具有慢动态的特点,在准稳态假设的基础上,建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型。并采用现代最优控制理论中的间接法求解该动态优化问题,根据Pontryagin最大值原理建立一阶最优性条件,将动态优化问题转化为两点边值问题,采用多重打靶法求解。此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了离散变量的罚函数处理机制。从新英格兰10机39节点系统的仿真结果可看出,所提出方法能有效地协调各种控制设备动作,从而增强系统的长期电压稳定性。

考虑负荷模糊性的最优协调电压控制

现有电压控制中没有考虑预测负荷和实际负荷之间的偏差,电压控制效果难以保证。为此引入负荷模糊数度量负荷偏离不确定性,提出考虑负荷模糊性的长期电压稳定最优协调控制方法。在含有连续-离散时间微分-代数方程约束和以负荷节点电压偏差与控制成本最小为控制目标的准稳态控制模型的基础上,建立协调电压控制模糊非线性规划模型;然后,根据最大隶属度原则,将模糊非线性规划问题转化为普通非线性规划问题,并基于内点法求解。通过新英格兰10机39节点系统算例仿真验证该模糊优化电压控制方法的有效性和鲁棒性。

分布式电源接入配电网的双层协调电压控制策略研究

分布式电源接入配网侧引起节点电压分布变化,并使配电网由单电源供电向多端供电转变,传统电压调节的效果受到影响。分析变压器有载调压(OLTC)和储能系统的调压原理,在这两种调压方式的基础上,设计一种适用于分布式电源接入后配电网调压的双层协调控制方法,通过对原有设备的改造与对分布式电源的充分利用,满足配电网电压控制目标,且具有削峰填谷、降低损耗的优点,并能有效延长调压器分接头与储能蓄电池组的设备寿命周期。在DIgSILENT PowerFactory中仿真验证所提方法的有效性。

新能源电站与无功补偿装置的协调电压控制

我国新能源发展方式的目的是企业规模设计开发和集中化运送,但电网构造的相对欠缺。对于联接弱电安装和配电系统的新能源发电厂电压控制,外界电网无功功率电压运用能力较差的难题,提出了模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的新能源发电厂和低压无功补偿、无功功率电压调整控制预防措施。结果显示,该控制预防措施具备优良的电压控制预期目标。

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系。结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制。最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性。仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗。研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障。

含高比例光伏配电网分区电压协调控制策略

随着光伏接入配电网发电比例的不断增加,电压越限和波动问题越来越严重,文中提出一种配电网分区电压协调控制策略。在配电网分区方面,依据日内潮流计算得到的电压灵敏度指标信息,通过计算各节点电压受光伏有功和无功调节影响的变化量,构建适用于配电网分区的电压变化指标,以该指标满足电压变化阈值要求为判据确定各节点的区域划分;在分区电压协调控制方面,采用区内电压灵敏度控制策略,进行节点间配对并利用光伏有功无功调节能力将分区内部所有越限电压控制至正常范围,在此基础上,采用区间分布式电压协调控制策略,进行区间状态变量等效并基于交替方向乘子算法优化求解各相邻分区之间的光伏动态无功补偿量,以实现对全网电压期望波动的优化抑制。以IEEE 33节点系统为例,进行算例分析验证了所提策略的有效性。

电制氢协同的含高比例光伏配电网两阶段电压随机优化控制

针对传统配电网电压控制方法存在的调节资源有限、调控成本较高、响应速度较慢等问题,提出一种利用电制氢(power to hydrogen,P2H)辅助的两阶段电压随机优化控制策略。首先,在建立P2H装置在内的调压设备运行约束以及配电网线路约束的基础上,建立了考虑电解制气收益的日前-日内两阶段电压优化控制模型。其次,针对分布式能源出力和负荷需求日内短时扰动引发的电压波动甚至越限问题,基于拉丁超立方抽样与Kantorovich距离削减技术构建了配电网典型运行场景,并以各场景下日内阶段目标函数期望最小为目标求解电压控制策略。算例结果表明,所提方法相比于不考虑P2H辅助的常规电压控制方案,有效避免了电压越限问题,并且总控制成本降低了26.43%。

LCC-MMC混合三端直流输电系统送端交流故障下的不间断运行协调控制策略

为实现基于电网换相换流器与模块化多电平换流器(LCC-MMC)的混合三端直流输电系统送端交流故障下的直流低电压穿越,提出兼顾传输容量与响应速度的自适应电压协调控制策略及有功功率分配策略。在维持故障期间功率续传的前提下,定量分析了模块化多电平换流器(MMC)的降压值以减少传输功率的绝对值损失量,并设计MMC根据本地直流电流偏差快速减投子模块总数的降压方式;考虑到半桥型MMC的调制比约束,设计正极MMC定量吸收无功功率与负极MMC动态调整交流电压参考值的换流站极间协同控制策略;同时,为抑制从站的过电流及避免送端严重交流故障时主站的潮流反转,提出各受端换流站有功功率自适应调整的控制方式。最后通过对输电系统送端交流电压跌落不同幅度时的故障穿越效果进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。

双馈风电系统连接柔直电网电压频率协调控制策略

针对连接柔性直流输电的双馈风力发电系统,提出一种基于转子侧换流器与直流电网侧换流器的协调控制策略,使得定子频率及定子电压随着风速变化都在一个较宽范围内变化,实现双馈风力发电机的高效运行。在传统的双馈风力发电机组连接柔性直流输电的拓扑结构下,对单台1.5 MW双馈风力发电机组宽范围电压频率协调控制策略进行了仿真实验,当风速变化时,通过控制直流电网侧换流器相应地调整定子电流频率,同时控制转子侧换流器磁链环使定子磁链保持不变,使得定子电压也同比例变化,从而在全风速范围内都能降低双馈电机的铁损耗。仿真结果表明在全风速范围内均可实现宽范围电压频率协调控制策略,且双馈电机的整体效率相比于恒压恒频控制策略得到很大提高。

含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制

为了解决大规模分布式光伏并网导致的电压越限问题,提出一种含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制方法。首先根据改进的模块度函数分区算法将配电网划分为若干分区。再以光伏有功削减量、节点电压偏差和网损之和最小为目标构建各分区子优化控制模型。然后,根据区内信息采集和区间信息交互,采用同步交替方向乘子法协调求解各分区的子模型,经过多次迭代后将最优解输出,实现各分区并行控制。最后,将分区方法和电压控制策略应用于贵州省某地实际馈线系统,得到了良好的效果,在保证配电网经济运行的同时提高电压质量,减少功率倒送。

模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制

为满足高电压、大功率、高可靠性的风电场直流输电系统电能传输需求,该文提出基于模块化多相永磁风力发电机的新型串并联直流海上风电场拓扑,以及模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制方法。首先,建立基于模块化多相永磁风力发电机的直流风力发电系统数学模型,设计了模块化多相永磁风力发电机无差拍功率预测控制器,来提升dq轴电流跟踪精度和动态响应速度,并补偿无差拍预测控制器中的单拍延迟;然后,针对模块化多相永磁同步发电机串并联拓扑结构特点,提出一种考虑直流风电场潮流的功率-电压协调控制策略,通过实时调节风机的有功功率参考值,来抑制串并联直流风电场的风机过电压;最后,搭建了基于模块化多相永磁风力发电机的3×6×5 MW串并联直流海上风电场的模型,来验证所提无差拍功率预测控制和功率-电压协调控制的有效性。