一种适用于光伏高渗透率地区的太阳辐照短时预测技术研究

在光伏高渗透率地区,气象变化会引起光伏发电系统的出力波动,对该区域电网电压稳定及运行控制产生威胁。为此,论文设计了一套以STM32F103为核心处理器的微气象数据采集终端,选配光照和温湿度等智能传感器对光伏高渗透率地区的气象数据进行检测,并采用GPRS和http透传模块将测量数据上传至由Nginx服务器和Apache服务器混合组成的数据综合处理单元。其中,Nginx服务器主要负责数据的接入与分配,Apache服务器主要负责数据的分析与处理。最后,在Matlab中采用NARX神经网络模型对测量数据进行太阳辐照短时预测仿真研究。结果显示,所提的方案能够有效预测光伏电站周边区域的太阳辐照短时变化情况,可为新能源发电的功率变化预测和配电网优化运行控制提供一定支持。

光伏高渗透率下低压配电网电压管理策略研究

为了对光伏逆变器高渗透率下低压配电网进行电压管理,研究了一种光伏高渗透率下低压配电网电压管理策略。首先,研究了一种Q(V)&P(V)光伏逆变器本地控制器;然后,基于Q(V)&P(V)控制研究了一种高渗透光伏接入低压配电网的电压管理策略;最后,案例分析在一个低压配电馈线系统中展开,借助DIgSILENT的编程语言DPL,分析了6种本地控制器的特点。结果表明,控制策略不仅能有效控制系统电压,相较于传统的本地控制,还能在降低系统有功损耗方面有较好的性能。

光伏高渗透率下低压配电网电压管理策略研究

围绕光伏高渗透率下,低压配电网电压实施管理至关重要,关系到整个电网运行的稳定性。以此为目标,本文首先分析现阶段低压配电网电压情况,以及相映的质量问题,并围绕关于低压配电网电压管理工作现状进行分析,随后提出一种Q(V)&p(V)光伏逆变器本地控制器;然后,基于Q(V)&P(V)控制研究了一种高渗透光伏接入低压配电网的电压管理策略,与传统的低压配电网电压管理工作进行对比,以凸显本文提出的控制策略的优势,集中表现在降低系统损耗以及优良性能表现等方面。

含高渗透率光伏配电网的集群划分电压控制策略

分布式光伏大规模分散接入导致配电网电压越限问题频繁出现,针对集中控制无法快速响应分布式光伏随机性、就地控制难以实现整体协调的问题,该文提出了一种改进社区算法的分布式光伏集群协同优化电压控制策略。首先,通过改进社区算法,实现了综合考虑功率平衡和节点耦合程度的无功、有功集群划分;然后,充分利用光伏逆变器功率控制能力,提出集群协调电压控制策略;最后,提出电压调节能力的评价指标,对集群内节点调节能力进行评估并选取关键节点,有效减少了控制节点的数目。通过对改进的IEEE 69配电网进行仿真分析可知,所提的电压控制策略能缓解高渗透率分布式光伏接入配网的电压越限问题,提高了光伏的消纳能力。

高渗透率下兼顾光伏出力和网损的配电网运行优化方法

针对高渗透率光伏接入的配电网电压越限和经济运行问题,提出了有功无功协调优化的方法。分析了电压约束条件下的光伏有功出力限值,研究了高渗透率光伏接入的配电网电压越限机理,提出了综合考虑光伏有功出力和网损差值的净出力指标,以最大净出力为目标函数,计及敏感节点电压约束,建立了光伏有功出力和网损的综合优化模型。算例分析验证了该方法的电压控制能力和优越经济性,且其经济性随光伏有功出力增大呈现“先增后减”变化特征;一般场景下,优化模型运行于最大功率点的最小网损方式,极端场景下,则调整少量光伏有功出力,以满足电压约束。

含高渗透率光伏电源的配电网线路电流差动保护方案

在分析光伏电源故障特性的基础上,讨论大量光伏电源接入配电网后对传统电流差动保护的影响。提出适用于含高渗透率光伏电源配电网的电流差动保护新方案,该方案仅需增加单通道通信装置使线路两相邻区段的保护构成主从结构电流差动单元,并提出与之相适应的故障信号同步方法,差动保护的主机配置在近主电源侧,由其控制是否向两端发出跳闸信号。该方案简单、可靠、速动性良好且较经济,具有较好的实用价值。

基于谈判博弈的含高渗透率光伏微网不确定优化运行

随着分布式光伏的发展,其在微网内的渗透率逐年提升,进而导致微网运行的不确定性和光伏消纳的难度日益增大。文中针对含高渗透率光伏的交直流混合微网内的不确定因素,建立了交直流混合微网不确定优化运行模型,其中目标函数采用期望值模型,以获得较高的长期收益,约束条件采用机会约束模型,保证约束成立的置信度。同时,针对微网运营商与用户自建光伏的博弈问题,采用谈判博弈模型以平衡双方利益诉求。根据上述方法提出基于谈判博弈的含高渗透率光伏微网不确定优化运行模型,并将其转化为单目标确定性可微非线性优化模型进行求解。最后,通过算例仿真计算验证该模型及求解方法的有效性和可行性。

含高渗透率光伏发电的直流配电网协调控制研究

文章针对含高渗透率光伏发电的直流配电网的协调控制策略开展研究。首先,对直流配电网的架构及其三层协调控制体系进行了介绍;然后,针对基于传统模式切换的光伏发电对直流配电网直流母线电压支撑能力的不足,通过研究MPPT和直流电压控制内在的一致性,设计了光伏发电MPPT-直流电压控制统一运行控制策略及直流配电网的无模式切换协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink中建立了含高渗透率光伏发电、储能和负荷的直流配电网数学模型,验证了上述控制策略的有效性。

光伏高渗透电网动态频率特性及应对措施

光伏高渗透电网是电力电子化电力系统的典型场景之一。大规模光伏并网后,将显著影响电网动态频率特性。首先研究了不平衡功率冲击下电网频率变化规律,并分阶段解析了其典型响应轨迹的特征;其次,基于光伏发电系统模型,指明其区别于水电和火电等常规电源的主要差异特征,以及其在电网频率变化各阶段所起到的不同作用;再次,提出了改善频率响应特性的应对措施。最后,针对光伏高渗透交直流混联实际电网,仿真验证了频率动态特性分析的正确性以及应对措施的有效性。

高渗透率分布式光伏系统谐波与电压控制

高渗透率分布式光伏发电接入后,对电网谐波、电压波动和闪变产生了不利影响。重点分析了高渗透率分布式光伏接入时电网谐波产生的原理,及传统的αβ轴电网电压前馈控制算法导致的弱电网谐波增大的问题。针对谐波抑制,提出了自适应前馈控制算法,该算法通过智能过渡逻辑作用于dq轴和αβ轴进行前馈控制,可智能识别电网环境,同时结合陷波器高增益特点,达到抑制背景次谐波电压作用于前向通道、减小谐波含量、提高系统的鲁棒性的作用。针对分布式光伏接入带来的电网电压波动及闪变问题,通过调整逆变器群的动态无功响应和无功功率控制能力来有效抑制电网电压波动和闪变,支撑电网,增强电网接入的友好性。

高渗透率光伏接入电网暂态电压失配风险及切负荷方法

高渗透率光伏接入电网后严重影响了故障后的电压恢复,使得传统以断面功率作为稳控门槛值的切负荷方法存在失配风险。针对此问题,提出了计及光伏接入效果的切负荷方法。该方法首先分析了光伏对外等效导纳动态变化特性,指出光伏恶化系统暂态电压稳定的机理。然后,根据故障后光伏汇集站吸收无功功率的变化,形成电压失稳主导因素判别方法。当失稳主导因素为光伏时,利用光伏等效导纳变化指导切负荷量。而当失稳主导因素为断面时,切负荷量表达为断面功率的近似线性关系。最后,在实际系统中进行仿真验证。结果表明,所提方法能够对不同失稳主导因素进行精准负荷控制,从而验证了该方法的有效性。

基于自适应小波包分解的混合储能平抑高渗透率光伏社区电网电压波动方法

以高密度光伏社区电网为研究对象,针对光伏输出功率变动引起的电网电压波动问题,提出一种基于自适应小波包分解的混合储能系统平抑方法。首先分析光伏输出功率变动引起电网电压波动的机理,并根据光伏输出变动幅频特性及储能体的性能特点确定混合储能的补偿频段。然后针对实时小波包分解方法延迟效应造成提取各频段成分不准确的问题,提出根据光伏输出功率变动引起的电压波动确定小波包分解层数,从而减小实时小波包分解方法的延迟,使其具有自适应能力。最后仿真对比传统小波包分解方法与自适应小波包分解方法的平抑效果,结果表明提出的方法可提高提取各频段成分的准确性,平抑效果优于传统小波包分解方法。

含高渗透率光伏的低压配电网电压控制方法

传统控制方法在配电过程中,无法保证低压配电网各时段的负荷值在一定范围内,导致控制效果不佳。为了解决这一问题,该文提出含高渗透率光伏的低压配电网电压控制方法。依据高渗透率光伏电源的工作原理,指出输出功率和输出电压之间的关系,分析高渗透率光伏特性。在此基础上根据高渗透率光伏的线路结构,估算最大允许电压的有功功率,以此分析电压过高或者电压过低异常控制,完成含高渗透率光伏的低压配电网电压控制方法的设计。在仿真实验中,以IEEE33节点系统为例,测试传统方法与所建方法各时段的负荷值是否在一定范围内。实验结果表明,所建方法输出有功功率和无功功率结果有一定的规律可循,且负荷值一直保持在0.7 kVA。通过上述数据表明,所建方法比传统方法控制效果更佳。

含高渗透率光伏电场的联合发电系统优化运行研究

针对含高渗透率光伏的联合发电系统优化运行问题,提出了联合系统协调优化模型。对含高渗透率光伏电场的联合发电系统差异性进行研究,分析得出运行优化特征;综合考虑常规机组燃料成本、启停成本、排污成本及弃光量,建立了以联合发电系统各供能主体的逐时出力与火电机组的启停变量为优化变量的目标函数,通过模型求解,实现联合发电系统的整体运行成本与弃光量最小的优化目标;所提出模型能够最大程度提高系统光伏电场接纳能力以及含高渗透率光伏发电电力系统的运行经济性。应用该模型对一个测试系统进行计算仿真和分析,结果证明了模型的适用性和有效性。

高渗透光伏接入下基于近似值函数的主动配电网鲁棒优化

针对高渗透率光伏接入下主动配电网(ADN)运行优化的不确定性问题,提出了一种基于近似值函数的自适应鲁棒优化方法。该方法考虑光伏出力的随机特性和系统运行的鲁棒性,通过自适应鲁棒优化保证系统安全运行,同时最小化运行成本。首先,建立考虑多种可调装置的ADN运行优化模型,并通过凸优化技术将该模型转化为混合整数二阶锥优化模型。然后,利用近似动态规划的值函数思想构造ADN时段解耦的自适应鲁棒优化模型,通过逐次投影近似算法进行近似值函数参数训练。最后,采用列与限制生成算法实现模型的鲁棒逐时段递推求解。对IEEE 33节点和PG&E69节点系统进行算例分析,并与确定性优化、近似动态规划和两阶段鲁棒优化方法进行对比,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于负荷曲线等效斜率提升光伏消纳能力的需求响应策略

在高渗透率光伏电网系统中,针对由于爬坡率限制,火电机组无法应对由光伏发电功率减少引起的数小时级大规模功率失衡问题,通过削减光伏出力,降低净负荷曲线的峰谷差以维持功率平衡,但可能加剧电网中弃光现象。文章计及火电机组爬坡率限制,提出基于负荷曲线等效斜率的需求响应功率量化方法增加光伏消纳能力,并缓解由于光伏减少造成的电网功率不平衡。该方法首先分析了舒适度、动作次数等多种因素对需求响应聚合功率的影响;然后,根据负荷曲线等效斜率的计算方法,并提出超前调整法和动态因素调整法。超前调整法工作在日前时间尺度,转移峰值负荷至光伏资源充沛时段以增加光伏消纳能力;动态因素调整法工作在日内时间尺度,根据净负荷曲线的等效斜率量化计算需求响应功率并合理调整需求响应策略。最后通过算例仿真结果验证了所提方法的有效性。

含高比例光伏的配电网电压协调控制策略研究

随着分布式光伏大量接入,电压波动问题严重威胁着配电网安全稳定运行。为了改善高渗透率光伏并网后的配电网电压水平,提升系统的调压能力,提出了一种含高比例光伏的配电网电压协调控制策略。该策略通过协调光伏有功和无功,以及变压器OLTC实现配电网的电压协调控制。对光伏出力比较大的高、中压配电网,使用基于PI控制器的有功控制;对于光伏出力较小的低压配电网,采用无功控制方法保证母线电压处于允许偏移范围;此外,将调整OLTC的分接头作为一种后备调节方式。算例的仿真结果验证了所提控制策略可以明显改善配电网电压水平。

含高渗透率光伏的农村配电网三相不平衡治理

针对高渗透率光伏的农村配电网的三相不平衡问题展开研究。首先,分析了当前农村配电网三相不平衡问题的严重程度及其危害,研究了当前三相不平衡问题的典型治理方法;然后,针对农村配电网的特点及用户的用电习惯,提出了一种集中控制和分散控制相结合、基于动作优先级的控制策略,应用分布式储能多点接入,基于本地电网信息和区域信息交互的对比逻辑,实现对分布式储能工作模式的合理切换,进而实现对农村配电网三相不平衡问题的治理;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了提出的基于动作优先级的控制策略对于治理三相不平衡问题的有效性,以及该策略对于减少所需电能质量治理装置容量的有效性。

配电网光伏消纳能力定界模拟与消纳方案综合择优

在分布光伏接入配电网的比例逐年递增的背景下,评估与优化配电网的光伏消纳能力具有重要意义。针对配电网高渗透率光伏的接入节点数量、接入位置和接入容量的三重不确定性规划难题,提出了基于随机场景模拟与定界划分评估的配电网光伏消纳能力评估方法。首先以电压质量、变压器与线路传输容量为约束边界,对随机模拟场景的近似最大光伏消纳能力进行评估;然后分析了随机模拟场景分布性质,提出基于镜像埃尔朗抽样和场景分布性质的模拟效率的优化方法;最后通过多目标满意度距离从光伏消纳方案中比选出消纳容量、年运行电压安全裕度、配电网年均投资效益的综合最大的方案,保证配电网光伏的最大、安全和经济消纳。通过IEEE33节点系统的仿真分析,验证了所述方法的有效性及可行性。

计及安全边界和智能软开关协同配置的配电网分布式光伏准入容量优化

智能软开关(SOP)为促进配电网高渗透率光伏消纳提供了新的思路,为此将农网安全边界纳入配电网规划模型进行分布式光伏(DPV)准入容量优化研究。推导并分析考虑农网网损的改进安全边界模型,并提出其线性表达式;阐述SOP原理并建立应用于配电网规划的SOP数学模型;以DPV准入容量最大为目标,提出考虑改进安全边界和主动管理策略的DPV与SOP有功-无功协同优化配置模型;引入线性化近似将SOP模型等进行线性化,将原模型转化为混合整数线性规划模型,并采用GAMS进行优化求解。最后,基于某农网51节点算例验证所提模型和方法的有效性和正确性,并分析安全边界、主动管理措施、SOP容量对DPV最大准入容量的影响。