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。

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。

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。

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。

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。

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。

考虑高比例分布式光伏接入配电网的故障重构

高比例分布式光伏的接入使得配电网故障重构中更易出现过电压节点.对此建立了含高比例分布式光伏的配电网系统模型,并进行了分析,得出故障区节点电压的波动不仅与联络开关和光伏的位置,还与光伏容量及负荷的大小有关,但是其他区域只与负荷有关.针对配电网供电恢复后可能存在节点过电压的情况,基于灵敏度矩阵找到引起节点过电压的光伏接入节点,采用光伏逆变器的Volt/Var 6点法对其进行调节,运用改进的支路交换法以网损最小为目标对配电网进行了优化,利用Open DSS对IEEE33节点配电网系统进行仿真验证.

含高比例户用光伏低压配电网集中-就地两阶段电压-无功控制

高比例户用光伏接入低压配电网导致电压越限和波动。为了弥补集中控制无法快速响应光伏随机性、就地控制难以实现整体协调的问题,提出了一种光伏逆变器集中–就地两阶段电压–无功控制方法。就地控制采用变斜率下垂控制模型,利用电压灵敏度理论整定关键控制参数,确保极端场景下能有效抑制电压越限;集中控制以网损最小为目标,不同于一般集中控制对具体无功输出进行优化,根据光伏和负荷预测数值对就地控制的电压–无功下垂斜率进行优化;集中控制阶段在分钟级尺度上进行全网优化,就地阶段则根据实时量测动态调整本地无功输出。仿真结果表明所提控制方法在光伏和负荷预测误差较大情况下也能有效抑制电压越限,降低电压波动并改善网络损耗。

高比例光伏与配电网超高次谐波交互影响研究

高比例光伏并网显著增加了配电网超高次谐波含量,高比例光伏与配电网之间的交互影响相较于单台光伏并网更加复杂,电网安全运行稳定性降低。为揭示高比例光伏并网下的超高次谐波特性,文中对高比例光伏并网与配电网超高次谐波交互影响进行了分析。首先,针对高比例光伏接入配电网的超高次谐波传播特点进行理论研究,并综合电网背景谐波、光伏控制电路影响建立可准确反映分布式光伏超高次谐波电流的动态数学模型。在此基础上,搭建PSCAD仿真模型,重点分析多台光伏逆变器间以及电网背景与光伏逆变器间的超高次谐波交互影响。最后,通过福建泉州某集中接入的屋顶光伏超高次谐波实测数据验证了分析结果的正确性。

主动负荷参与的含高比例分布式光伏台区经济自治运行

计及高比例分布式光伏出力和海量柔性负荷双重高不确定性的“源-网-荷”协调运行是发展新型电力系统亟需解决的难点问题。为此,首先考虑主动负荷的灵活可调节性和需求响应特性,以最小化运行成本为目标建立台区经济自治运行确定性优化模型;在此基础上,构造表征源侧和荷侧波动特征的鲁棒多面体不确定集合,构建计及源荷侧双重不确定性的台区经济自治运行不确定性优化模型;随后通过鲁棒对等将其转换为可解耦迭代求解的鲁棒优化模型,采用交替方向乘子算法(alternating direction method of multipliers,ADMM)实现了模型的分布式迭代求解。通过仿真对比实验,得出计及源荷侧双重高不确定性的台区经济运行的分布式优化方法在求解效率上优于集中式优化方法,且其能降低用户用电成本的同时促进分布式光伏消纳。

一种适应于两级直流配电系统的光伏直流变换器及控制策略研究

针对高渗透率光伏接入的直流配电系统,分析确定光伏直流变换器的各系统参数要求,并结合最大功率跟踪、转换效率、系统配电效率和可靠性等方面的要求,对变换器的拓扑结构进行研究,确定系统构架方案,实现易扩展、可配置、易故障隔离,具备宽特性分布式接入能力,适用于不同的功率等级和应用场景;以LVDC为变换器前后级的功率解耦总线,提出离并网条件下光伏端、储能端和输出端的多端口功率协调控制技术及LVDC和MVDC两级直流母线的能量控制策略,对光伏多端口直流配电系统的研究与推广具有指导意义。

一种基于改进K-means++算法的分布式光储聚合调峰方法

近年来,随着光伏装机容量占比迅速提升,日益突出的光伏出力波动性及反调峰特性加剧了电力系统调峰的压力。利用光储资源参与调峰成为缓解电力系统调峰压力的一种有效措施。但是,高比例分布式光储(photovoltaic-energy storage,PV-ES)直接参与调峰会带来决策变量维数爆炸、求解结果难以收敛等诸多问题。对此,基于典型调峰特征量将高比例分布式光储聚合为数量较少的特征集群,建立聚合-调峰-分解模型,有效解决了高比例分布式光储参与电力系统调峰优化的问题。算例结果表明,所提方法有效降低了光储变量维数和求解难度,提升了其参与电力系统调峰优化的可行性,并在保证调峰能力的同时具备一定的经济优势。

分布式光伏高比例接入的国外经验及实践启示

分布式光伏接入电网比例逐渐提高,为电网带来一系列问题,可借鉴国外经验为解决相关问题提供实践参考。首先,总结了作为欧洲能源转型先行国之一的德国在可再生能源法案和分布式光伏接入标准等方面的相关经验。然后,梳理了英国伦敦"8·9"停电事故案例中分布式光伏及其防孤岛保护在事故进程中的表现及产生的影响。最后,结合相关国外经验、我国可再生能源发展政策、分布式光伏高比例接入对电网运行带来的问题,针对配网电压分布及控制、分布式电源接入标准、防孤岛保护和用户侧分布式光伏业主利益与电网运行协调等方面提出了相关建议。

薄弱配电网高比例分布式光伏并网消纳规划研究

为了解决薄弱电网高比例分布式光伏难以就地消纳问题,提出储能系统和需求侧响应运行策略,建立了计划接入总量下的高比例分布式光伏双层规划模型。以光伏最大消纳为目标函数,光伏安装位置与容量为优化变量,建立上层模型;以系统净负荷峰谷差期望值最小为目标函数,各时段电价为优化变量,建立下层模型。针对光伏随机出力与负荷的时序性,利用拉丁超立方抽样技术对其进行处理。在此基础上,采用概率潮流法与细胞膜粒子群优化算法相结合的混合智能算法对模型进行求解,并以河北省某贫困县光伏扶贫村网架结构为例进行算例分析。结果表明,解决方案在实现光伏接入容量最优配置的基础上,进一步提高了薄弱配电网分布式光伏的消纳能力。双层规划模型能够在很大程度上提高再生能源的利用率,可为配电网规划提供参考。

面向光伏消纳的配电信息物理系统融合规划方法

随着大量分布式能源接入配电网,传统的配电网已逐渐发展成为高度信息物理耦合的配电网信息物理系统。目前的研究主要是在现有物理侧规划方案的基础上独立规划信息侧。为了考虑物理侧和信息侧的耦合效应,对储能配置和通信网络拓扑进行协同规划,以解决配电网光伏接入造成的电压越限问题。同时考虑不同通信拓扑规划方案的控制效果,以避免规划方案投资不足或过多的问题。最后,通过一个25节点低压配电网模型验证了该规划方案的经济性和控制效果。

分布式光伏电源系统一次设计及要点

本文以装机容量36 MWp的分布式光伏发电工程为例,介绍了可采用的接入电压等级方案,并根据分布式光伏电源接入配网对并网点电压抬升的影响,选择10 kV电压等级并网,给出了一种分布式电源接入系统方案,并进行了导线截面校验。最后结合工作实际,归纳了分布式光伏电源一次设计要点,包括主接线设计以及高压侧熔断器和低压侧断路器的选择。