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。

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。

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。

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。

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。

计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略

为解决工况预测误差较大时,日前无功优化调度方案优化效果不佳的问题,提出了计及工况预测误差的主动配电网日前无功优化调度策略。首先,使用轻量级梯度提升机算法建立日前工况功率预测模型;其次,考虑大规模高比例分布式电源接入主动配电网,以调度时段内所有时间断面的多目标加权累加和为目标函数建立日前无功优化调度模型;最后,设计了一种变寻优粒子空间的改进引力搜索算法对日前无功优化调度模型进行求解,该算法根据历史工况预测误差评价指标调整寻优粒子空间各维度的上下限矩阵,从而抑制了当无功区域内工况预测误差较大时可控设备调度异常的缺陷。最后采用拓展的IEEE 33节点系统算例进行有效性验证。

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。

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。

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。

基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略

为解决新能源、电动汽车、储能等新技术应用下,高复杂度电力系统电压稳定控制问题,提出了一种基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略。该方法引入模糊理论中的隶属度函数,根据系统节点与不同分区之间的耦合程度制定无功控制策略。根据灵敏度计算网络各个节点之间的电气距离,通过模糊聚类算法对节点进行初步分区,并采用聚类融合算法对聚类产生的多个结果进行融合,从而得到最终分区结果。根据关键节点对各个分区的隶属度制定主辅控制策略。IEEE30节点输电网络的算例分析表明,该控制策略可以有效实现对无功功率的控制。

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。

考虑电压-无功调节的台区互联装置规划方法

伴随分布式能源广泛接入低压配电网,其对配电网运行灵活性和消纳能力的要求不断提高。利用低压柔性互联装置将独立运行的低压配电台区分区互联,避免传统电压调节和无功补偿装置频繁动作。考虑到柔性互联装置造价昂贵,协同传统电压-无功调节装置,文中提出低压柔性互联装置的选址定容规划方法。首先,分析低压柔性互联装置拓扑和运行方式,建立其潮流模型。其次,建立低压柔性互联装置优化配置的双层规划模型,上层规划以年综合费用最小为目标,下层规划考虑电压-无功协调控制时间序列模型,以运行成本和电压偏差最小为目标,基于粒子群优化算法和混合整数二阶锥规划算法交替求解,得出配电系统最优柔性互联方案和最优运行方式。最后,在IEEE 33节点系统上进行实例分析,验证该双层规划算法的有效性。结果表明,所提方法能有效减少柔性互联装置的过度布置,同时减少由分布式能源频繁波动造成的运行成本。将模型凸化并线性化的方法明显提高了求解效率。

基于多目标沙猫群算法的含风光储配电网无功优化

针对现有智能优化算法在求解配电网无功优化时存在的收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题,提出一种基于多目标沙猫群算法(MOSCSO)的含风光储配电网无功优化方法.MOSCSO融合了多目标算法中外部储存集的更新和选择机制,具有较好的全局寻优能力,而沙猫群算法(SCSO)特有的搜索和攻击的种群更新方式保证了其具有较快收敛速度和较好寻优能力.建立储能设施(ESS)作为控制变量的IEEE 33节点系统数学模型,应用MOSCSO进行仿真验证.结果表明,本文所提方法在平衡风光发电系统的同时能够降低网损和提高电网稳定性,通过与传统算法比较,验证了MOSCSO在无功优化模型上的有效性和稳定性.

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。

基于谱聚类的主动配电网多时间尺度无功优化策略

高比例分布式光伏接入配电网后,传统优化方案无法有效平抑电压波动,分布式光伏逆变器的无功调控能力难以充分利用。为此,提出一种基于谱聚类的主动配电网多时间尺度无功优化策略,该方法分为日前优化和日内实时优化两个阶段。首先,对离散设备的时间耦合性进行解耦,以配电网网损、平均电压偏差、电压波动严重程度为目标函数,建立基于社交网络搜索算法的日前无功优化模型,确定离散设备静态最优档位序列;其次,通过谱聚类的方法进行耦合,确定离散设备动态最优档位序列,结合改进的分布式光伏逆变器就地控制策略,建立日内实时优化模型,从而抑制日前预测数据偏差导致的电压波动;最后,基于改进后的IEEE33节点系统进行仿真实验。仿真结果表明,所提策略可以有效降低运算难度、提高求解效率,验证了该策略的有效性和优越性。

计及无功资源调配成本的风电场优化技术

文章提出了一种计及无功资源调配成本的风电场无功优化方法,实现了风电场在不同运行工况下的无功优化配置。该方法以风电场无功调配成本和网损组成的综合成本最小为目标函数,考虑风电功率波动对系统电压的影响,建立基于机会约束规划的风电场无功优化模型,采用改进内点法进行求解。所提方法通过设置无功成本系数,使风电场能够按实际运行需求调用静止无功发生器、储能设备和风机的无功,并优化风电场网损。通过在电压约束条件中预留电压安全裕度防止系统电压发生越限。在某实际风电场中验证了所提方法的可行性和优越性。

无功功率控制在光伏发电并网中的应用

无功功率控制可以应用于光伏发电并网,是确保电网稳定运行的关键措施。文章提出一种改进电压-无功(Voltage-Reactive Power,V-Q)控制算法用于控制光伏发电并网,并讨论了控制算法的实现方式。该方法能够有效提高光伏发电并网系统的响应灵敏度,防止系统出现振荡和过调节问题,且能够降低谐波水平。以西北某光伏发电场为例,深入分析了应用自适应比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制器的改进V-Q控制算法对系统稳定性的影响。研究结果表明,该算法能够确保光伏发电系统的稳定运行,为其他光伏发电场提供参考和借鉴。

大型闸站无功补偿分析及计算

随着天气异常加剧,2021年郑州特大暴雨,2022年长江流域特大干旱,越来越考验城市防汛抗旱能力,异步电动机凭借优越的性能,越来越多地被应用到城市排涝泵站中,但因其自身特性,开机运行中需要无功补偿,怎样使用并控制无功补偿装置,成为研究的关键。本文以某大型闸站二级排水系统为案例,主要介绍无功补偿技术研究背景,无功补偿计算和无功补偿发展趋势,为无功补偿装置进一步研究进行理论探讨。

基于地铁综合监控的动态无功平衡控制研究

地铁动力及照明负荷涉及多个用电系统,每个用电系统内容不同,开启时间不定,其功率因数也不相同,电能质量很难控制。基于部分地铁供电系统公共连接点(PCC)功率因数小于0.9的现象,通过对地铁供电系统组成及负荷构成分析,对无功功率的产生、补偿容量及补偿方式的研究,广州地铁10号线结合电能质量测量数据,制定相应的治理方案。运用基于综合监控的网络化动态平衡控制进行双向补偿,实现系统呈容性时补偿感性无功,系统呈感性时补偿容性无功,确保系统不出现过补偿。运行结果证明,该方法可在消除谐波、避免谐振风险以及改善电能质量的同时,提高地铁系统的运行稳定性,保障各用电系统、电子设备、仪器仪表的正常安全运转。该方案可对同类工程实践起到参考作用。