Quasi-Z Source Inverter Control of PV Grid-Connected Based on Fuzzy PCI

The photovoltaic grid-connected inverter is an important interface between the photovoltaic power generation system and power grid.Its high-quality operation is directly related to the output power quality of the power grid.In order to further optimize the control effect of the quasi-Z source grid-connected photovoltaic inverter,a fuzzy proportional complex integral control(PCI)method is proposed for the current internal loop control.This method can eliminate the steady-state error,and has the characteristic of zero steady-state error adjustment for the AC disturbance signal of a specific frequency.The inductance-capacitance-inductance(LCL)filter is adopted in the grid-connected circuit,and the feedback capacitive current is taken as the control variable of the inner loop to form the active damping control method,which can not only effectively suppress the resonance of the LCL circuit,but also significantly inhibit the high-order harmonics in the grid-connected current.Finally,a system simulation model is built in MATLAB/Simulink to verify the superiority and effectiveness of the proposed method.

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。

含规模氢能综合利用的高比例风光多能源系统低碳灵活调度

随着风光等间歇性可再生能源大规模增长和并网,可再生能源弃能率升高与系统备用灵活性问题日益突出,为解决高比例可再生能源科学消纳与能源系统灵活稳定运行问题,该文提出一种含规模氢能综合利用的高比例风光多能源系统低碳灵活调度方法。针对电制氢、氢燃料电池、甲烷反应器等组成的氢能综合利用单元进行机理分析并建模,研究该单元参与多能源系统运行的调度策略;对该单元各设备的备用能力进行分析,基于各设备的运行特性,提出氢能利用单元–火电联合承担备用的策略,并建立备用优化模型;最后在改进的IEEE39节点电网、20节点气网和6节点热网构成的多能源系统中进行对比仿真分析,验证所提调度方法促进高比例风光消纳和提供灵活性备用的能力。

计及DSTATCOM和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒控制策略

针对新型电力系统安全稳定运行过程中由于高比例分布式光伏接入配电网产生的电能质量问题,提出一种计及配电静止同步补偿器(distribution static compensator,DSTATCOM)和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒自适应控制策略。首先,建立DSTATCOM和并网逆变器的无功电压控制统一模型,以及计及系统出力及负荷随机性的配电网电压控制不确定系统模型;其次,采用灵敏度分析方法,考虑节点受其他分布式光伏注入功率的影响情况,并结合鲁棒H∞性能约束,设计DSTATCOM和并网逆变器的鲁棒电压控制策略;然后,计及分布式光伏的有功功率削减,构建鲁棒自适应控制策略;最后,搭建含DSTATCOM和高比例分布式光伏的IEEE 33节点系统模型进行仿真分析。结果表明,所提策略能够实现DSTATCOM和并网逆变器对配电网电压的协同控制,并具有较强的自适应能力。

基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略

针对高比例分布式光伏接入配电网引起的电压质量问题,提出一种基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略。首先分析了中低压有源配电网电压控制方式,提出一种光伏逆变器电压区间分区控制方法;然后,提出了中低压配电网2阶段分层控制架构,构建以网络损耗最小、电压偏差最小和分布式电源消纳最大为目标的优化控制模型;最后,结合IEEE 33节点算例以及某实际配电网算例对有源配电网分层控制策略进行验证。IEEE33节点算例表明,优化方法可使配电网整体损耗降低3.79%,电压偏差率降低27.29%;实际配电网算例结果表明,优化方法可使配电网整体损耗降低36.33%,电压偏差率降低62.59%,并可有效提高光伏消纳平衡能力,保障有源配电网安全稳定运行。

考虑调峰特性的抽水蓄能电站综合效能量化评估

在当前“双碳”目标的背景下,中国大力提倡能源转型,可再生能源发展迅速,其反调峰增大了系统的调峰压力。抽水蓄能电站作为重要调峰资源,是解决上述问题的有效手段之一,综合量化评估其在大规模风光并网下的效能,是对抽蓄电站的建设投资、运营设计和经济优化等工作提供科学决策的前提。为此,首先分析实际系统运行中抽蓄电站效能发挥的典型场景,并根据抽蓄电站的特性从不同维度建立了电站效能评价指标。然后采用模糊综合评价法构建了一套综合效能量化评估体系,运用改进层次分析法-CRITIC法的综合赋权法对各层指标赋权,并结合评价指标设置多层评价集,实现了对抽蓄电站从局部到整体的效能评估。最后,通过实例对综合效能评估模型验证分析,结果表明:构建的评价体系能较好地评估抽水蓄能电站的综合效能,研究结果可为中国蒙西地区抽水蓄能电站的建设提供指导,为其他地区抽水蓄能电站的效能评估提供指标和方法参考。

适用于微电网的MGP协调运行方法及装置研究

针对新能源电力电子并网方式的弱支撑性造成的高比例新能源电网稳定性下降等问题,提出了同步电动机-发电机对(MGP)的并网技术,使得新能源机组以真实的同步机接口并网,并能主动为电网提供频率和电压支撑。尽管目前针对MGP已进行了一些理论和试验研究,但仍缺乏现场运行经验和成套装置。针对MGP系统接入实际微电网的运行问题,基于一个实际的MGP开发应用案例,针对特定的微网结构和运行模式,研究了MGP接入该微电网的协调运行方式和硬件装置,提出了MGP系统在微网中的协调控制方法,实现了对MGP传输功率的控制和稳定并网运行。此外,还开发了一套额定容量为10 kW的一体化MGP并网装置,通过试验验证了所研发的MGP并网装置的可行性。

高比例光伏接入的分布式储能容量自适应协调控制方法

光伏发电具有一定的波动性和不确定性,天气、季节等因素会导致光伏功率的变化,需要储能系统实时跟踪、预测和调整以保持供需平衡,但波动性和不确定性增加了控制的复杂性。为此,提出一种新的分布式储能容量自适应协调控制方法。计算接入高比例光伏电能后储能无功损耗,设置功率约束条件,确保功率的稳定性。基于此,以电压条件最优、接入负荷和净功率最低、高比例光伏接入处的功率可调节范围最优为调控目标,实现高比例光伏接入的分布式储能容量自适应协调控制。实验数据证明,所提方法在控制效果方面具有显著优势,能够实现高效的分布式储能控制,并确保光伏的高效出力。

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。

融合时空信息的高比例分布式光伏低压台区户变识别方法

随着低压台区内高比例户用分布式光伏接入以及终端用户规模的扩大,基于电压相关性原理与能量供需平衡原理的传统户变关系识别算法准确率已无法满足低压台区的需求。针对上述问题,提出一种融合时空信息的两阶段户变关系识别算法。首先提取用户与低压配变的空间位置信息,基于低压配变的最大供电范围,实现户变关系的一阶段识别,优化下一阶段的迭代初始值。随后根据用户与低压配变的用能时间序列,建立基于能量供需平衡的时序关联卷积模型,实现低压台区户变连接关系识别。仿真表明,相较于传统算法,该方法在提升户变关系识别准确率与降低计算复杂度上具备显著优势。

基于动态调节下垂曲线的光伏逆变器两阶段协调控制策略

在分布式光伏高渗透的有源配电网中,常规集中、局部电压控制已无法经济有效地解决电压越限、波动问题。为此提出光伏逆变器集中-局部电压两阶段控制策略,局部控制曲线采用多曲线节点灵活可调的改进无功-电压(Q-V)下垂曲线。集中控制阶段以电压控制成本与电压越限条件风险价值的加权和最小为目标函数,利用分布鲁棒优化算法和模型预测控制算法考虑光伏出力预测不确定性,对各光伏逆变器的有功功率削减量参考值和Q-V下垂曲线进行分钟级全局优化设置和调节;局部控制阶段根据Q-V下垂曲线和实时测量的节点电压,动态调整光伏逆变器无功出力。采用改进的IEEE 37节点配电系统进行仿真,结果表明:所提控制策略不仅能够集中、最优地协调各光伏逆变器的有功功率削减量和无功出力,避免电压越限,还能在局部控制阶段利用集中优化后的Q-V下垂曲线使电压波动降低40.56%,满足配电网运营商对电压控制经济性和鲁棒性的不同需求。

高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究

随着我国碳达峰碳中和目标的确立,风电和光伏等新能源在我国电力系统的渗透率不断提高。为保障电力系统安全,对高比例新能源接入的源网荷储系统耦合匹配技术研究显得尤为必要。通过分析源网荷储系统的现状和存在的问题,提出了源网荷储系统耦合匹配技术路线,并通过案例加以说明,为后续相关研究提供参考。

电解铝负荷调节能力量化及参与电网协同调度

电解铝负荷具有热惯量特性,可为区域电网提供一定的调节能力。然而,负荷参与调节的前提是电网调度机构能够准确掌握其调节能力,实现负荷调节能力的可观性。从模型-数据双驱动的思路出发,结合电解铝负荷的等效物理模型和电网侧的历史数据构建电解铝负荷的生产-调节模型,从等效物理模型中挖掘负荷的调节能力,从电网侧数据中识别负荷调节能力的关键参数。在评估和量化电解铝负荷的调节能力后,将其纳入到区域电网考虑运行可靠性的协同优化调度模型中。以实际西北电网数据为基础进行测试,结果表明所提方法能够量化电解铝负荷的调节和备用能力,优化电解铝负荷参与电网协同调度。

计及需求响应的含高比例光伏配电网无功电压综合控制方法

在大力推动新型电力系统建设的背景下,针对高比例光伏接入导致的配电网过电压问题,对现有过电压解决方案,包括网络参数调节、有功调节、无功调节等手段进行进行系统性分析对比,进一步采用不影响新能源消纳且经济性较高的方式,即价格型需求响应与光伏无功调控相结合的过电压治理方案。首先,获取变压器下所接各用户的需求响应弹性系数,在电压不越限、售电电价介于合理范围及光伏就地消纳的约束下,以电网公司开展需求响应的代价最小化为目标,建立配电网综合无功电压优化模型,并使用粒子群算法进行求解;最后,在改进的IEEE33节点系统上进行仿真分析,仿真结果证明,该无功电压综合控制方法可在充分考虑用户需求响应弹性的基础上进行光伏消纳,调压效果兼具有效性和经济性。

基于用户-配变功率平衡关系的高比例户用光伏户变关系模型研究

目前,分布式光伏发展迅猛,户用光伏系统在低压配电网中的并网数量增长迅速,需建立准确的互变关系为线损计算提供必要的支持。但传统方法很难保证户变关系记录档案更新的灵活性与有效性。对相关文献进行查阅,结合用户-配变功率平衡关系,建立高比例户用光伏的低压户变关系的多元线性回归模型,结合光伏时序识别、电压聚类的优化目标函数等技术,对模型准确率进行优化与提升,强化户变关系的准确率,以期为户用光伏工作的高质量开展提供技术支持。

新型配电网光伏承载能力评估与能量管理策略研究

通过能源结构转型、打造新能源供给消纳体系是实现双碳目标的必经之路,而随着分布式光伏发电在配电网中的占比不断提高、需求侧用户自主性增强,其在需求侧引入的不确定性和源荷二重性给电力系统的安全稳定经济运行带来了极大的挑战。明确分布式光伏的接入容量和规模是确保新型配电网安全运行的前提,在此基础上实现对不确定性的精准建模,在多时间尺度上进行能量管理是保证电力系统稳定经济运行的关键。以高比例分布式光伏配电网为研究主体,从承载能力和多时间尺度的能量管理切入进行系统性综述。首先,对配电网承载能力的定义,以及在评估、确定和改善方面的研究进行了详细综述。其次,分别阐述了不同时间尺度下考虑分布式光伏不确定性特征的建设规划、调度优化以及数学模型。最后总结现有研究的关键问题,并对未来发展趋势和面临的挑战进行展望。

基于CVaR的高比例光伏区域综合能源系统优化调度

在“双碳”目标的驱动下,以光伏为代表的分布式能源正大规模接入配电系统与配气系统,二者间的耦合也更加紧密,为低碳可持续能源系统的构建带来了新的机遇,然而,由于分布式能源的随机性,其不可避免地造成了两个系统间潜在的运行风险。基于此,本文提出了一种高比例光伏渗透率下区域综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先,在高光伏渗透率的前提下,建立了考虑储能设备的电–气区域综合能源系统日前调度模型,利用二阶锥松弛将模型线性化。其次,基于CVaR风险评估模型的理论基础,建立并简化了损失函数。接着,在实时调度过程中考虑CVaR风险评估模型,建立了考虑CVaR风险评估的区域综合能源系统实时调度模型,以平衡不同风险态度下新能源不确定性导致的风险成本。最后,将上述两个模型合并,建立区域综合能源系统日前–实时多时间尺度调度模型,分析区域电力系统与区域天然气系统之间的相互作用与能量流动。算例分析中,设计了不同的负荷强度方案对模型进行验证,分析了不同方案下系统购电量与不同设备运行参数的变化。结果表明,所提模型可以有效缓解因新能源随机波动带来的运行风险,同时考虑耦合设备的运行调控能够促进区域综合能源系统的耦合运行并取得良好的经济效益。

适应高比例户用光伏的低压配电网能量协调互动管理策略

为了研究配电能量管理系统和家庭能量管理系统之间的协调互动方法,提出了一种低压配电网-用户协调互动的两阶段能量管理策略。阶段1提出了一种基于稳态安全域和机会约束规划的有功、无功调节量整定方法,在保证网络安全性的同时,确保低压配电网-用户调节权责清晰;阶段2同时考虑配电网与用户的利益最大化,建立了能量管理系统相互独立、隐私隔离的低压配电网-用户互动策略,配电网以运行经济性最优为目标函数,将运行效益增量部分作为额外奖励反馈给用户,在避免电网可调资源投资的同时,进一步提高用户收益。算例仿真结果表明,所提策略能有效保证网络的安全性,提高配电网运行和用户用电的经济性。

一种高比例户用光伏智能减载控制方法

随着户用光伏在配电网中的占比日益提升,原有低压减载方案已经体现出一定的不适用性。为解决高密度户用光伏并网后的低压减载问题,提出了基于多智能体技术的高密度户用光伏智能减载控制方法。首先,分析了光伏的有功-无功调压原理。然后,基于多智能体技术提出智能减载单元分层协同控制策略;最终,利用改进粒子群算法实现智能减载控制。仿真结果表明,所提的方法能在一定程度上实现智能减载,减小电压偏移,具有一定的可靠性和实用性。

江苏省实现高比例光伏发电发展路径研究

加快光伏发电等可再生能源发展是实现江苏省“碳达峰”“碳中和”的有力途径。在对江苏省光伏发电资源禀赋、发展水平和存在问题等情况进行分析的基础上,综合考虑能源、电力等发展情况,建立多区域、多维度的江苏省光伏发电发展估算模型,采取目标回溯及趋势外推等多种方法相结合,对江苏省“十四五”及中长期光伏发电发展进行情景分析,科学测算江苏省光伏发电发展规模。最后,提出了江苏省实现高比例光伏发电发展的路径及相关政策建议。