含大规模分布式光伏接入电网的无功电压控制降损方法研究

大规模分布式光伏(distributed photovoltaic,DP)接入电网后,电网电压易出现大幅度波动,导致电网损失问题越来越突出。当前已有的电网降损方法没有考虑光伏发电自身的无功调节能力,应用效果不理想。为此,设计一种含大规模DP接入电网的无功电压控制降损方法。通过建立目标函数,设定约束条件,采用敏感性分析方法分析电压稳定性,将敏感度较高的值作为无功补偿位置,并对当前负荷进行预测,确定最佳的补偿容量,实现电网降损。试验结果表明:所提方法降损后较降损前基准电压更趋于1 pu,更为稳定,所提方法能够针对光伏控制接入分布特性,有效控制无功功率变化情况,相对于其他方法,无功功率波动较小,表现出较好的降损效果。

电力系统无功补偿点的确定及补偿策略研究

当前,随着经济的发展和社会的变革,用电需求不断增加,电网规模不断扩大。因此,对无功进行优化补偿已经引起广大电力工作者的关注。电力系统中的无功功率补偿是一个十分复杂的非线性组合优化问题,尤其是无功补偿点的确定及容量的确定。针对这一问题,文章基于电力系统无功补偿的意义和作用,就无功补偿点位的确定及其设备作简要的分析与讨论,并对常见无功补偿策略及注意事项进行了总结,对无功补偿技术在电力系统中的应用情况进行了探讨。

分布式光伏配电网电压无功优化研究

为解决分布式光伏接入配电网引起的电压越限质量问题,建立以有功网损和电压偏差最小为目标的无功优化数学模型。通过对光伏并网点的电压进行分析,提出了一种加权方式的电压功率与静止无功发生器控制补偿相结合的协同控制策略。为提高模型的求解能力,采用改进的粒子群优化算法,引入变异操作防止算法陷入局部最优;为提高算法的收敛效果,采用改进的异步学习因子。在IEEE-33节点配电系统中进行算例验证,结果表明了模型的正确性和策略的有效性。

基于轨道交通供电系统双向变流装置分散补偿无功的技术与应用研究

在城市轨道交通建设中,一般采用在新建主变电所内设置无功补偿装置等方式进行无功补偿,受安装场地、环控通风及供电线路无功特点等影响,补偿装置前期安装容量不宜过大。本文结合大功率可控双向变流装置的系统特征和应用情况,对双向变流装置分散补偿无功的原理及控制策略进行了论述及研究。依据实际工程案例对轨道交通供电系统无功情况进行分析,同时对采用双向变流装置分散补偿无功的可行性以及其系统接入、容量选择等方面进行分析,现场测试数据表明双向变流装置能够分散补偿地铁供电系统中压网络产生的容性无功,可供同类线路设计参考。

中低压配电网无功优化综合协同控制系统设计与研究

无功功率的优化管理对提升配电网能效、降低损耗和改善电压质量具有关键作用。文章针对现有中低压配电网无功补偿方式存在的不足,如固定电容器补偿的动态调节局限性、晶闸管控制电抗器补偿的响应速度和谐波问题、静止无功补偿器补偿的设备体积和维护成本及静止无功发生器补偿的高成本等,提出了一种新型无功优化综合协同控制系统,并对系统设计和主站无功优化模型及实现进行了研究。

考虑大规模风光分层接入的配电网多层协调无功优化方法

大量风光新能源分层、多点接入给配电网运行带来了电压越限等负面影响,增加了不同电压等级无功协同优化的难度。兼顾不同电压等级调节需求,从模型降维等值的角度,提出了基于等值模型的配电网多层协调无功优化方法。该方法分别针对含有无功调节设备及没有无功调节设备的两种台区系统,利用神经网络对大量台区相关运行数据进行训练得到台区拟合模型,形成不可控和可控两种类型的台区等值模型,并用这两类拟合模型分别代替两类台区系统的物理模型,使台区以数据驱动的方式参与配电网无功优化,形成馈线物理模型和台区拟合模型组成的单一电压等级物数混合优化调度模型。将原多层无功优化问题转换为单层系统优化问题,再对该单层系统无功优化调度问题进行求解。该方法可降低配电网系统优化计算规模,从而减小计算量,以无功优化数学模型与数据驱动方法相结合的方式,实现配电网馈线-台区多层协调无功优化。通过算例验证了所提方法对于解决分布式风光分层接入所导致电压越限问题的可行性、有效性和优越性,能够保障配电网的经济安全稳定运行。

计及IGBT结温约束的光伏高渗透配电网无功电压优化控制策略

光伏电源参与配电网无功电压调节是提升光伏高渗透配电网运行经济性和可靠性的有效手段,但光伏电源提供无功支撑会使得光伏电源IGBT最大结温升高、结温波动加剧,进而影响光伏电源和配电网的安全稳定运行。为此,该文提出一种计及IGBT结温约束的光伏高渗透配电网无功电压优化控制策略。首先,利用CatBoost算法计算IGBT结温,提高了IGBT结温计算效率,避免了传统结温算法对IGBT热模型参数的依赖;然后,建立考虑IGBT结温约束的有源配电网多目标无功优化模型,利用二分法求解IGBT结温约束下的光伏电源最大输出功率,实现了IGBT结温约束向二阶锥约束的转换;最后,利用IEEE33节点典型配电系统验证了所提策略在光伏高渗透配电网无功电压优化、光伏电源运行可靠性提升方面的有效性,并提出了综合考虑配电网网损、光伏电源可靠性的光伏电源IGBT结温限值整定原则。

高空电磁脉冲晚期成分作用下500 kV变压器无功损耗仿真研究

高空电磁脉冲晚期成分(HEMP E3)效应会在变压器中性点与大地构成的回路中产生地磁感应电流(GIC),严重时会使变压器铁心半波饱和,进而导致励磁电流严重畸变、无功损耗急剧增加、局部过热和振动加剧等后果。为准确地分析电力变压器在HEMPE3作用下的无功损耗特性,该文搭建了HEMP E3对500 kV电力变压器作用的电磁暂态仿真模型,基于IEC 61000-2-9给出的标准HEMP E3波形,定量分析了感应电场幅值、上升时间、下降时间以及变压器带负载情况等对电力变压器的影响规律。分析结果表明,HEMP E3作用下500 kV变压器无功损耗与GIC呈正相关性,且无功损耗波形滞后于感应电场的变化;HEMP E3感应电场的下降时间对500 kV变压器无功损耗的影响远超上升时间;负载阻抗的阻值相同时,容性负载下的励磁电流和无功损耗幅值最大,感性负载下幅值最小。研究结果可为进一步评估HEMPE3对电力系统稳定性的影响提供重要依据。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

配电设计中无功补偿装置的原理与运用

随着科技的发展,市场上出现了多种无功功率补偿装置,它们原理各不相同,也拥有不同的优、缺点。电力设计者要了解各类无功补偿设备的作用与特性,根据工程实际及用电设备的技术状况,选择适当的补偿装置。通过对常用的无功补偿设备的比较与分析,指出了如何合理地使用无功补偿设备是改善电网电能质量的重要措施,总结了工程设计中常用的无功功率补偿装置的基本原理、功能及特点,为在供配电设计中合理使用无功功率补偿装置,提供了一定的理论指导和参考。

含静止无功发生器的直驱风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略

风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略大多集中于风电场本身,针对含静止无功发生器(SVG)的直驱风电并网系统研究较少。基于特征值灵敏度筛选出对含SVG的直驱风电并网系统稳定性较显著的控制通道,然后基于独立通道分析设计理论将并网系统由多输入多输出耦合系统等效拆分为多个单输入单输出控制通道,在定性分析并网系统稳定性的同时定量评估不同控制通道间的交互作用程度。为抑制控制通道间的交互作用,提出了基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略。通过电磁暂态仿真,验证了基于独立通道分析设计理论分析并网系统稳定性的正确性以及基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略的有效性。

考虑光伏电源可靠性的新能源配电网数据驱动无功电压优化控制

充分挖掘分布式光伏电源的无功支撑能力,有助于解决光伏高比例接入带来的配电网电压波动、电压越限以及新能源消纳等问题,但光伏电源无功输出会造成其功率器件结温越限或剧烈波动,严重威胁到光伏电源的可靠运行。为此,提出考虑光伏电源可靠性的新能源配电网数据驱动无功电压优化控制策略。首先,提出一种基于数据驱动的光伏电源可靠性评估方法,该方法采用XGBoost机器学习模型计算IGBT结温,提高了IGBT结温计算效率,避免了评估精度对IGBT参数的依赖;进而建立考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压优化模型,将IGBT结温均值和结温波动引入模型优化目标;然后,将该模型进行马尔可夫决策过程转化,并基于深度确定性策略梯度强化学习算法完成智能体训练;最后,通过IEEE33节点系统验证所提策略在无功电压快速优化和光伏电源可靠性提升方面的优势。

基于数据驱动的配电网无功优化

传统无功电压控制由于分布式电源、储能以及柔性负荷的接入面临计算速度和精度上的挑战。该文提出了一种基于数据驱动的配电网无功电压优化方法,通过跟踪实际系统的运行参数,实现无功电压的主动控制。在极限学习机中引入自动编码器构建深度学习机制,利用自动编码器建立极限学习机输入-输出的直接耦合关系,实现无监督学习和有监督学习有机结合,缩短训练模型的迭代过程;利用蒙特卡洛法基于分布式电源、负荷预测信息构建配电网运行场景,利用深度极限学习机挖掘运行场景优化运行与无功调压设备状态间的内在联系,建立电网运行场景与系统无功调压策略的映射关系。该文提出的基于数据驱动的无功优化方法不依赖实际系统潮流计算,能够实现配电网运行状态的跟踪和无功调节设备的优化调度,为配电网无功电压的主动控制打下基础。

光伏多功能并网逆变器不同出力状态下无功和谐波优化方法

利用光伏多功能并网逆变器所具有的电能质量治理、谐波谐振抑制的主动优势,结合逆变器在不同出力状态下光伏发电系统的输出特性,构建光伏多功能并网逆变器不同出力状态下的无功和谐波优化方法。在所提3层优化策略中,上层优化策略以光伏并网有功功率最大化为目标函数,中层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差达到相应电能质量规定指标为目标函数,下层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差最小为目标函数,并采用自适应蚁群算法进行求解。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明:基于逆变器不同出力状态的优化方法可以有效改善电网的电能质量,较好地提升电网运行的经济性;在系统稳定运行的基础上,光伏多功能并网逆变器在不同出力状态下分阶段、分主次地治理谐波和调整电压偏差,治理效果更佳。

含新能源和电动汽车充电站并网的主动配电网无功优化模型

针对新能源和电动汽车充电站规模化并网引起的无功优化问题,首先建立以主动配电网运行成本和电压偏差最小,系统稳定性最优的多目标无功优化模型。其次,基于PV曲线上、下半支解的接近程度,提出一种新的静态电压稳定性指标,以改善系统电压稳定性。最后,采用具有交叉反馈机制的混合优化算法对模型进行求解,并提出一种基于Tent混沌映射和自适应变异算子的改进飞蛾扑火算法提高求解效率。仿真结果表明,所提模型在降低系统运行成本,减少电压波动的同时,还能提高系统稳定性,且该混合优化算法能够快速、准确地求解混合整数的非凸、非线性优化模型。

基于价值分配方法的无功辅助服务市场研究

新能源机组并网导致系统电压波动问题,给电力系统的无功调控带来新的挑战。与原有单一的无功调压方式和补偿标准相比,市场化无功调压能够体现不同无功源的时空特性,激励无功补偿设备的投资与建设。为此提出基于价值分配方法的无功辅助服务市场出清机制,激励新能源机组及用户侧无功补偿设备参与无功调压。首先明确市场成员的报价规则,构建市场出清模型;其次制定无功补偿机制,提出基于价值分配方法的无功辅助服务定价公式,采用维克里-克拉克-格罗夫斯机制量化市场成员的真实无功价值,解决无功市场力问题。使用IEEE-30节点数据进行仿真分析,获得各时段无功出力计划、有功网损、无功节点电价和无功补偿费用。结果表明,基于价值分配方法开展无功市场能够激励市场成员真实报价,维持系统电压水平稳定,并使得各类型无功补偿设备获得合理收益。

考虑模糊多目标优化的风电场无功电压分区控制

为提升双馈风电场的无功功率补偿和电压稳定能力,提出了一种考虑模糊多目标优化的风电场无功电压分区控制方法。基于有功功率数据对风电场进行分区降维,并计算获得了各分区的无功优化限值;定义了分区无功裕度指标用以描述风电场电压运行的安全裕度,综合考虑运行安全性和稳定性,建立了风电场无功电压的模糊多目标优化模型;提出了一种可大范围全局快速寻优的自适应遗传禁忌算法,通过重新定义交叉与变异概率提升了寻优的全局时效性,通过引入禁忌算法改善了寻优准确性。最后,以某双馈风电场为例进行了仿真验证。结果表明:所提方法能够为风电场预留充足的无功裕度,显著降低系统内部的电压波动。

基于改进灰狼优化算法的含光伏配电网动态无功优化

针对光伏并网对配电网造成的电压波动、线损增加,以及光伏和负荷出力的不确定性等问题,本文构建基于二阶锥规划的线性凸优化模型,通过控制有载调压变压器和电容器组动作,以及光伏逆变器和静止无功发生器无功补偿能力约束,对日前日内双时间尺度无功优化模型进行动态分析,在简化求解过程的同时加大找到全局最优解的可能性。提出一种基于混沌学习初始化、非线性收敛因子、最优粒子柯西扰动结合蜘蛛猴算法位置更新方式的改进灰狼优化算法,防止算法陷入局部最优并增强其全局搜索能力。最后,运用改进的灰狼优化算法对含光伏的IEEE 33节点系统进行建模仿真,结果表明该算法具有寻优效率高、收敛速度快的优点,验证了算法的可行性和高效性。

并网光伏电站关口无功调节能力的分时段等值方法

现有并网光伏电站关口无功调节能力等值方法未考虑站内电压安全约束、并网点电压和光伏出力的波动影响,难以满足工程实际的调控管理要求,为此,提出一种并网光伏电站关口无功调节能力的分时段等值方法,为工程实际调控管理提供决策依据。在给定关口电压和光伏出力的条件下,考虑光伏电站内部静止无功发生器、光伏单元无功调节能力及其无功调节上下限要求,提出光伏电站关口无功最大调节范围的优化等值方法,确定光伏电站关口无功调节能力与其有功出力、关口电压的关系;同时,考虑关口电压和光伏出力波动的时段特性,通过相似日波动阈值的区域图时段融合策略,实现光伏电站关口无功调节能力的分时段等值。以实际光伏电站的仿真分析验证了所提方法的有效性。

基于自注意力PPO算法的智能配电网多设备协同无功优化控制策略

针对智能配电网无功可调控资源多样化场景下的快速趋优难题,提出了一种基于多头自注意力近端策略优化算法的多设备协同无功优化控制方法。首先,将无功优化问题建模为马尔可夫决策过程;然后,在深度强化学习框架下使用多头自注意力改进近端策略优化(PPO)算法对策略网络进行优化训练,算法采用多头自注意力网络获取配电网的实时状态特征,并通过剪切策略梯度法动态控制策略网络的更新幅度;最后,在改进IEEE69节点系统进行仿真验证。结果表明,所提算法的控制性能优于现有先进强化学习算法。