Optimal configuration strategy of energy storage system in high photovoltaic penetration micro-grid based on voltage sensitivity analysis

Energy storage is an effective measure to deal with internal power fluctuation of micro-grid and ensure stable operation, especially in the micro-grid with high photovoltaic(PV) penetration. Its capacity configuration is related to the steady, safety and economy of micro-grid.In order to improve the absorptive capacity of micro-grid on maximizing the use of distributed PV power in micro-grid, and improve the power quality, an optimal energy storage configuration strategy is proposed, which takes many factors into account, such as the topology of micro-grid, the change of irradiance, the load fluctuation and the cable. The strategy can optimize the energy storage allocation model to minimize the storage power capacity and optimize the node configuration.The key electrical nodes are identified by using the sensitivity coefficient of the voltage, and then the model is optimized to simplify calculation. Finally, an example of the European low-voltage micro-grid and a micro-grid system in the laboratory is used to verify the effectiveness of the proposed method.The results show that the proposed method can optimize the allocation of capacity and the node of the energy storage system.

静态PV-VQ约束下电网风电最大接纳容量研究

提高电网风电最大接纳容量有利于洁净能源的利用。在PSS/E软件中建立了风电场并入某区域电网的模型,采用电网电压静态稳定特性中PV-VQ曲线方法分析了两种调度运行方式下不同母线电压随有功功率和无功功率变化率特征,依据电压灵敏度d V/d P和d Q/d V临界值判据确定该区域电网并入大规模风电穿透功率极限值。通过接纳风电容量最大值下的潮流计算仿真验证了电网运行电压合格性和稳定性。

高光伏渗透下考虑源荷不确定性的含分布式储能的综合能源系统规划

随着光伏接入配电网的渗透率越来越高,传统的综合能源系统规划方法由于忽略对光伏和负荷不确定性考虑以及本身方法的问题,难以充分发挥综合能源系统优势应对高光伏渗透率配电网。为此,在高光伏渗透配电网的基础上,考虑光伏和负荷不确定因素的影响,从配电网和用户两个层面,构建了一种考虑光伏和负荷不确定性的综合能源系统两阶段规划模型。第一阶段模型是以综合能源系统并网的最小数量为目标函数确定综合能源系统最佳并网位置和数量;第二阶段模型是在第一阶段的基础上以综合能源系统自适应鲁棒经济调度成本为目标函数确定综合能源系统并网的最佳容量;运用灰狼优化算法完成两阶段规划模型求解,确定综合能源系统最佳的并网位置和并网容量。通过算例仿真验证所提综合能源系统规划模型的有效性。

基于改进电量法及前推回代法的高渗透率新能源配电网线损计算研究

分布式电源(DG)的高比例接入使得配电网潮流双向流动,传统的线损计算方法不再适用。首先,针对传统电量法电压与功率因数需全网一致假设条件的限制,提出电压电量法和电压功率因数电量法;然后,对多种分布式电源进行节点类型建模,提出改进前推回代法,实现对高渗透率配电网线损的精细求解;最后,对某地区实际配电线路进行计算,探究各种线损计算方法的误差及适用条件,并通过3种场景对比分析分布式电源接入容量、位置及其他参数对配电网电压以及线损的影响,验证了改进电量法以及改进前推回代法的可行性,对配电网线损计算具有参考意义。

高效非逆变PV-LED照明系统在既有建筑节能改造中的应用

针对既有建筑中绿色建筑评价标准对太阳能应用的要求,结合既有建筑节能改造的特点论述了太阳能光伏发电系统应用,并对既有建筑中光伏系统发电系统应用进行了总体设计和技术经济分析,旨在探讨太阳能光伏发电在既有建筑节能改造中的应用,并阐述了高效非逆变PV-LED照明系统的应用前景。

Design of Grid-Connected Photovoltaic System

This paper presents a grid connected photovoltaic system (PV) with a proposed high voltage conversion ratio DC-DC converter which steps up the variable low input voltages of photovoltaic module to the required DC link voltage. This voltage is applied to an H-bridge inverter which converts DC voltage into AC voltage and a low pass filter is used to filter the output. By adjusting the duty ratio of switches in DC-DC converter, the magnitude of inverter’s output voltage is controlled. The frequency and phase synchronization are ensured by a feedback signal taken from the grid. In this way, inverter is synchronized and connected with the grid to meet the energy demand. The PV system has been designed and simulated.

考虑光伏渗透率和时段划分的光储优化运行

随着光伏渗透率的提高,合理的时段划分对光储系统优化运行有重要的意义。首先,介绍光伏接入场景下的峰谷平时段划分方法,利用时段划分用户响应后的负荷构建光储运行策略,得到光伏消纳和储能配置情况;其次,以储能成本和提高负荷率奖励费用综合最优为目标,考虑光伏弃光率等因素的影响建立光储优化模型;最后,通过免疫粒子群算法对储能配置进行优化求解。算例结果证明所提光储运行策略和优化模型的合理有效性。

高渗透光伏配电网第三方主体调压辅助服务补偿与获取

大量分布式光伏并网给配电网运行带来了诸多电压控制问题,需求侧灵活性资源参与调压可减少由此带来的弃光。在构建中国新型电力市场机制的背景下,提出了一种高渗透光伏配电网第三方主体调压辅助服务补偿机制与获取策略。分析了第三方主体的补偿范围,讨论了调压辅助服务补偿标准的形成方法。针对由高渗透光伏导致的配网调压困难场景,提出了由光伏发电商分摊调压辅助服务费用。在充分考虑电网侧调压设备能力的基础上,以光伏发电商弃电量损失和第三方主体调压补偿费用最小化为目标,建立了配电网日前调压辅助服务优化获取模型。算例分析表明:所提调压补偿和优化获取策略可在维持配电网安全运行的同时,兼顾光伏发电商和第三方主体的收益,实现多方共赢。

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。

高光伏渗透率配电网的电压协调控制策略研究

【目的】在高比例分布式光伏接入配电网的新型电力系统背景下,光伏出力的波动性、间歇性、随机性易引起电压越限和电压波动问题。为了改善配电网的电压质量,【方法】结合多模式控制的精确性和模糊控制多变量输入的准确性,提出一种基于模糊逻辑的配电网多模式电压控制策略。该方法能适应光伏逆变器所处的不同运行场景,并综合考虑电压变化量、电压变化趋势以及PI参数动态调整等方面,以确保此控制方法的有效性和参数鲁棒性。【结果】结果显示:所提控制策略能够有效将电压维持在0.960~1.012范围内;网络电压波动幅度分别降低了17.4%、18.7%、40.0%;电压偏移量分别降低了68.50%、66.58%、65.10%;显著提高了网络的功率因数指标。【结论】结果表明:合理有效的电压控制策略,能够有效缓解电压越限和电压波动问题,优化网络损耗和功率因数,实现配电网整体优化运行。

基于高渗透率分布式光伏的配电线路电压分析与治理

随着分布式光伏的快速发展,配电网中分布式光伏高渗透率特征愈加明显,并网点电压越限问题日益突出。高比例分布式光伏发电与配电网低负荷、低消纳能力造成功率反向流动,进而引起线路过电压、并网点故障解列装置过压保护频繁动作问题,影响发电效率。在深入分析光伏并网线路调压机理的基础上,试点实施35 kV变电站10 kV配电线路过电压治理,对比分析调节升压变档位、调节逆变器功率因数、改变配电网接线方式,并通过PSASP7.61程序仿真,确定升压变最优运行档位及逆变器调压策略,提高配电线路电能质量。

光伏发电参与配电网电压调节的控制策略研究

分析了光伏发电并入点电压特性和含光伏发电的放射状配电网内电压分布特性,从光伏电源并入点和配电网电压分布两方面提出光伏发电参与电压控制的支撑作用。将电压问题分为由光伏电源输出的缓慢波动和外部负荷等情况大扰动两类问题,分别提出光伏电源参与电压调节策略,控制策略利用全局静态信息和局部动态信息,在每个周波的采样计算时间内对光伏发电无功输出和配网无功分布进行实时管理,并给出具体控制框图。通过仿真,论证了所提出的电压管理策略在改善含大量光伏发电的配电网电压质量和稳定性方面的作用。

改善光伏高渗透率配电网电压水平的储能电池最优容量配置方法

针对高渗透率分布式光伏电源接入配电网后引起系统节点电压越限致使电能质量失优这一问题,提出一种基于用户侧储能电池改善配电网电压水平优化模型并最终获得储能电池最优容量的优化配置方法。该方法考虑储能电池参与配电网电压调节运行,以改善节点电压水平为目标,以储能电池充电功率限值及系统功率平衡为约束,通过遗传算法寻优,获得储能电池的最优充电功率值,进而可确定储能电池的最优配置容量。仿真算例表明该方法可有效地使系统中各节点电压的越限情况得到良好改善,同时可实现对储能电池容量的最优配置。

欧洲3·20日食对含大规模光伏发电的电网运行影响及启示

随着电网中可再生能源比例持续增长,日食等极端天气条件对大规模光伏发电、风电等电源并网运行将产生显著影响,电网安全稳定运行面临前所未有的挑战。对2015年3月20日欧洲日食发生期间光伏发电运行的基本情况及电网调度运行的成功应对措施进行了分析,探讨了未来含高比例可再生能源电力系统的运行常态及特点,提出了此次事件对我国含高比例可再生能源电网安全稳定运行的几点启示,最后对2016年日食对我国青海电网运行的影响进行了分析和展望。

光伏发电系统中高升压比DC-DC变换器

光伏发电作为太阳能的重要应用方式正受到越来越广泛的关注,普遍采用前级DC-DC变换和后级逆变的结构。单相逆变器的输出电压通常为220 V(AC),这就要求前级DC-DC变换器具有很高的升压比。由于单级式DC-DC变换器难以满足要求,本文采用Boost变换器加ZVS全桥直流变压器的两级式结构。针对ZVS全桥直流变压器的不足,将LLC谐振网络应用于全桥直流变压器电路,提出了一种全桥LLC谐振直流变压器,从而实现整个负载范围内开关管的ZVS和整流二极管的ZCS。最后,分别制作了两台1 kW的原理样机进行实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

考虑低电压穿越特性的光伏电站准入容量研究

随着光伏电站的接入,配电网由单电源结构变成双电源或多电源结构,在发生故障时可能引起短路电流大小和方向的变化,导致原有保护的不正确动作。与传统同步发电机相比,光伏电站的短路电流特性有很大差异,且受到光伏电站低电压穿越控制策略的影响。讨论在满足保护正确动作的前提下,考虑光伏电站的短路电流特性,提出在不改变原有保护的条件下确定光伏电站准入容量的方法,并提出提高光伏电站准入容量的改进措施,为电网规划和调度运行提供指导。最后,通过对某含光伏电站的10kV配电网进行分析计算和仿真,验证了该文方法的有效性。

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。

光伏高效软开关DC-DC变换器的数字化控制与实现

为满足三相光伏并网逆变器高输入电压的需求,克服其工频升压隔离变压器耗材严重的不足,本文提出了一种新型的高频变压器隔离升压软开关变换器,它通过两个升压绕组串联整流提高输出电压,一个降压绕组串联换流电感实现了全功率范围内变换器的软开关。文中首先分析了其工作原理,然后给出了一种非对称数字移相脉冲宽度调制控制策略和实现方法,最后设计并制作了工程样机。实验结果表明,该变换器控制方案合理,工作效率高。

极高光伏渗透率下基于潮流雅可比矩阵和卷积神经网络的静态电压稳定在线预测

大量光伏接入电力系统,给系统的电压稳定带来了挑战。该文针对极高光伏渗透率,即瞬时光伏渗透率可能大于100%的情况,分析电压会产生崩溃的现象,提出双向静态电压稳定裕度(voltage stability margin,VSM)的概念。由于潮流雅可比矩阵具有天然的网格结构性、拓扑变化性与电压相关性,而卷积神经网络具有强的学习能力、泛化能力,且可以专门处理网格结构数据,因此,潮流雅可比矩阵作为输入的卷积神经网络模型能够预测双向VSM。通过IEEE-33节点系统与IEEE-123节点系统对所提方法进行验证,结果显示,所提方法能够在系统网络拓扑结构发生变化时保持较高的预测精度,且具有较强的泛化能力。

互联电力系统中高比例风电和太阳能光伏的开发与消纳模式研究

发展高比例的风能和太阳能光伏发电是生态文明和社会可持续发展的必然选择。然而,是在负荷中心地区广泛地发展分布式的风能和太阳能光伏发电系统(可称为"就地开发与消纳"模式),还是在远离负荷中心地区建设大规模的风电和光伏基地并将其电能"远距离外送"到负荷中心(可称为"大规模远距离输送"模式),会直接影响高比例可再生能源情景的顺利实现。基于最优化等数学方法的研究已经表明,在当前以燃煤火电为主要调节容量(现时如此)的情况下,只有采用就地开发与消纳模式电网才能实现集成高比例的风能和太阳能光伏发电的目标。为便于读者理解这一结论,首先简明地介绍了互联电力系统的基本特征,并将其与互联网的基本特征做了对比分析;进而从互联电力系统的规范出发,就不同开发与消纳模式下可再生能源电量比例、系统运行和可用调节容量3个方面做了定性分析和简明阐释;最后通过1个具体的仿真示例,展示了在就地开发与消纳模式的情况下,系统为集成高比例风能和太阳能光伏发电所需采用的有效措施。