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。

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。

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。

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。

考虑集群划分的分布式光伏无功电压控制策略

针对含分布式光伏配电网的电压越限问题,提出一种考虑分布式光伏集群划分的无功电压控制策略。首先提出了基于无功电压灵敏度的模块度指标,考虑集群内的无功平衡度及耦合度,得到改进模块度指标并以此进行集群划分;然后提出越限集群内的无功电压控制策略与集群间的协调控制策略,当越限集群无法恢复集群内电压至安全水平时,通过主导节点选取具有可调无功容量的安全集群向越限集群分配剩余无功可调容量;最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行仿真,验证了所提无功电压控制策略的有效性。

基于预设时间一致性的虚拟同步发电机二次电压控制

针对孤岛微电网下虚拟同步发电机(VSG)一次控制存在的无功功率难以按照容量分配与电压偏差问题,提出一种基于预设时间一致性的分布式二次电压优化控制策略。该策略包含基于时基发生器的预设时间一致性算法以及与各分布式电源逆变器本体算法相结合的状态控制器,通过时基发生器将收敛时间提前确定,根据一致性算法对电压和功率输出偏差进行补偿,使逆变器仅依靠相邻单元之间的通讯即可实现无功功率分配与电压二次控制的目标。该策略无需考虑初始容量与协议参数的影响,保证了电压的定时快速恢复和无功功率的分配,同时收敛时间不受微电网容量扩展的影响,增加了微电网的灵活性和自由度。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。

海岛直流微电网多可控负荷的协同电压控制

为挖掘直流微电网多负荷调压能力,提出一种可实现多种可控负荷参与母线电压调节的控制策略。研究海水制氢和海水淡化2种可控负荷特性,基于协同控制理论分别设计电解槽和高压泵负荷控制器的宏变量;推导电解槽和高压泵主动参与母线电压响应的协同控制规律,将电解槽功率、高压泵转速与母线电压相联系,使得可控负荷在系统扰动时能够对母线电压波动进行响应,配合超级电容实现母线电压控制;建立所提策略的直流微电网小信号模型,以分析系统稳定性。以独立直流微电网为例进行仿真,结果表明,采用所提策略可使可控负荷快速响应母线电压变化,有助于改善系统动态特性,减少系统扰动后的母线电压波动,提高微电网稳定性。

高比例新能源接入下的历史策略库辅助源网荷储协同实时电压控制研究

随着“双碳”目标的推进,储能、充电桩等用户侧新型负荷设备数量增多。在此背景下,由于量测条件不满足造成的不可观测区域将直接导致传统的电压控制方法难以完成对分布式电源的精准调控。为解决上述问题,提出一种基于蜣螂优化算法(DBO)的极限学习机(ELM)构建历史策略库,用以辅助源网荷储协同实时电压控制的方法,可实现对配电网电压实时精确控制。首先介绍了基于近似灵敏度计算的电压控制方法,然后介绍了DBO改进的极限学习机和历史策略库的概念及结合应用方法,构建了以基于近似灵敏度计算的电网节点有功及无功功率为输入,母线期望电压为输出的ELM模型。模型输出的母线电压作为控制依据,进一步转换为下发的用户侧可调设备调节指令。仿真算例的结果验证了所提方法的有效性和优越性。

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。

基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法

针对常规基于二阶广义积分发生器的锁频环(second-order generalized integrator based frequency locked-loop,SOGI-FLL)在单相并网逆变器电压控制中对直流及谐波分量抑制能力不足,从而引起输出电压频率、相位振荡的问题,提出一种基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法。该方法在常规SOGI-FLL控制的基础上,在电压信号输入端加入级联型谐振滤波环节来消除谐波分量;同时引入直流控制环节,借助输入电压误差估计值来消除直流分量,达到电网电压频率和相位快速跟踪效果,从而实现电压的自适应控制。使用MATLAB及RT-LAB硬件在环半实物平台,在频率突变、含直流分量及谐波分量的非理想电网环境中,对二阶广义积分器锁相环、双二阶广义积分器锁频环与改进型SOGI-FLL 3种控制方法进行仿真及实验。结果表明,所提改进型SOGI-FLL控制方法在消除直流及谐波干扰的同时,能在0.025 s内实现频率锁定,且频率偏差小于2%,可增强系统对非理想电网信号的适应能力,实现并网电压的快速跟踪,具有良好动态性能。

高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制技术研究

常规的高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制,主要采用平衡负载电压进行输出电压的谐波控制,忽略了输出电压轴向变量对控制效果的影响,导致控制结果偏差量较大。因此,提出高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制技术研究。分析高压脉冲电场实验荷电量以及扩散荷电量等参数,通过矢量相角幅值计算交流电源输出电压的三个轴向变量,构建控制模型,并计算误差补偿值,实现输出电压的控制。实验结果表明:所提控制技术应用后得出的控制结果,表现出的控制偏差量较小,均值仅为0.053,与目标控制效果一致性较高,满足了高压脉冲电场实验中,交流电源输出电压的控制需求。

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration,DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。

基于单/多智能体简化强化学习的电力系统无功电压控制

为了快速平抑分布式能源接入系统产生的无功电压波动,以强化学习、模仿学习为代表的机器学习方法逐渐被应用于无功电压控制。虽然现有方法能实现在线极速求解,但仍然存在离线训练速度慢、普适性不够等阻碍其应用于实际的缺陷。该文首先提出一种适用于输电网集中式控制的单智能体简化强化学习方法,该方法基于“Actor-Critic”架构对强化学习进行简化与改进,保留了强化学习无需标签数据与强普适性的优点,同时消除了训练初期因智能体随机搜索造成的计算浪费,大幅提升了强化学习的训练速度;然后,提出一种适用于配电网分布式零通信控制的多智能体简化强化学习方法,该方法将简化强化学习思想推广形成多智能体版本,同时采用模仿学习进行初始化,将全局优化思想提前注入各智能体,提升各无功设备之间的就地协同控制效果;最后,基于改进IEEE 118节点算例的仿真结果验证了所提方法的正确性与快速性。

基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化研究

构网型储能变流器作为高比例新能源接入电网的关键设备在强电网下存在稳定性问题。针对此问题,本工作提出一种基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化方法。首先,建立构网型储能变流器状态空间小信号模型,利用特征根分析法得出构网型储能变流器强电网下稳定性变差甚至振荡失稳的结论。然后,提出基于虚拟母线电压控制的稳定性优化方法,通过改变有功功率环跟踪电网电压相位的位置等效提高电网阻抗,从而提高强电网下构网型储能变流器系统并网的稳定性。接着,分析不同工况下加入虚拟母线电压控制前后系统的特征根变化趋势和稳定性提升效果,同时也分析了虚拟母线电压控制参数中补偿系数k和时间常数t对稳定性的影响并给出一般参数设计范围。最后,在MATLAB/Simulink中搭建构网型储能变流器并网模型进行时域验证,进一步搭建硬件在环实验平台进行半实物验证,验证结果表明基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器在强电网下的稳定性明显提高。

考虑节点功率储备与GIN中心性的主动配电网动态集群电压控制

为应对大规模分布式光伏(photovoltaic,PV)接入引起的主动配电网电压越限问题,降低控制策略的时序复杂性,提出一种考虑节点功率储备与节点影响力(global importance of each node,GIN)的主动配电网动态集群电压控制方法。首先,通过考虑系统各节点的功率储备度,定义聚类算法的电压灵敏度-功率储备度(voltage sensitivity-power reserve,VS-PR)综合电气距离量度。进而,以GIN算法改进亲和力传播(affinity propagation,AP)聚类算法,实现网络集群划分与主导节点选取。然后,建立主动配电网集群电压控制模型,并通过动态粒子群算法(dynamic particle swarm optimization,D-PSO)进行模型求解。最后,通过建立基于MATLAB 2021b平台的IEEE 33节点仿真算例对比分析,验证了所提动态集群划分与电压控制方法的正确性和有效性。

基于深度强化学习的有源配电网实时电压控制策略

大规模分布式光伏的接入给配电网电压控制带来了挑战.针对下垂控制中各光伏逆变器无法实现协同控制的问题,本文提出了一种基于多智能体深度强化学习的有源配电网实时电压控制策略.该控制策略将有源配电网电压控制物理模型转变为分散部分可观测的马尔科夫决策过程,并通过多智能体双延迟深度确定性策略梯度算法训练各智能体,在集中式训练-分散式执行的框架下实现光伏逆变器的协同电压控制.该策略无需精确的配电网物理模型,将各光伏逆变器作为强化学习环境中的智能体,与环境交互的过程中学习最优控制策略,能够应对有源配电网中源荷的随机变化,实时开展电压控制.改进的IEEE-33节点算例验证结果表明,本文所提策略具备良好的稳压减损性能.

基于无功源控制空间的自动电压控制系统聚类分区方法及关键节点选择

自动电压控制(AVC)系统在降低电网损耗、维护电网稳定等方面发挥重要作用。在应用AVC系统时,需要对电网进行分区控制从而达到全局最优的控制目标。该文提出一种基于无功源控制空间的AVC系统聚类分区方法,在构建节点导纳矩阵、建立无功源控制空间的基础上,实现聚类分区。在完成分区后,选择中枢节点和临界节点作为子分区的关键节点。通过保证关键节点的电压水平稳定,实现输电网的可靠运行。

基于数据驱动预测控制的有源配电网电压控制策略

高比例分布式光伏接入配电网使得系统的不确定性更加严峻,而配电网的网络拓扑与线路参数等数据很难准确获取,使得基于精确物理建模的传统配电网控制方法难以发挥作用。随着配电网量测装置的普及应用,配电网运行数据的获取愈发容易。文中提出一种基于配电网量测数据的有源配电网无模型电压控制方法。首先,基于配电网历史数据构建Hankel矩阵,建立网络节点电压与储能输出功率的关系;其次,利用局部量测数据,在考虑不确定干扰因素以及储能寿命衰减模型的同时,构建数据驱动预测控制下的配电网电压优化框架,实现控制周期内配电网电压的滚动优化;最后,通过IEEE 34节点标准算例与改进的IEEE 123节点算例仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

考虑通信工况的主动配电网多层级协作电压控制方法

随着主动配电网的发展,通信工况对电压控制的影响更加显著。主站与光伏逆变器的通信中断会影响逆变器的无功出力调整,进而导致配电网电压越限。文中提出一种考虑通信工况的主动配电网多层级协作电压控制方法,其对配电网信息侧进行建模以描述控制过程的各轮信息交互,再通过协作集中层级与就地层级,实现了在不同通信工况下对各逆变器无功出力的合理调整。集中层级建立了考虑通信工况的逆变器下垂出力约束、配电网潮流约束以及考虑网络损耗和电压偏差的多目标函数,并对其构建的线性优化问题进行求解。就地层级根据逆变器通信状态来选用经集中层级决策的或提前预设的下垂参数。通过基于IEEE 118节点系统的仿真分析,验证了所提方法能在逆变器通信中断时段内保证配电网电压不越限,并能实现网络损耗与电压分布的全局优化。

多时间尺度协同的配电网分层深度强化学习电压控制策略

光伏和电动汽车的大量接入给配电网电压控制带来了严峻挑战。为此,提出了一种多时间尺度协同的配电网分层深度强化学习电压控制策略。首先,考虑电动汽车用户需求响应特性,在日前协同调度分组投切电容器制定分时电价引导用户改变充电行为实现有序充电。其次,在日内构建具有双层结构的深度强化学习策略,上层以长时间尺度通过电价调整引导用户响应实时价格激励以调节电动汽车充电功率,下层以短时间尺度对光伏逆变器和无功补偿装置进行控制,通过双层策略实现对具有不同时间响应特性资源的实时协同调控以降低系统电压偏差。最后,通过对改进的IEEE 33节点系统进行算例分析验证了所提策略的有效性。