基于内点法-退火因子法的主动配电网无功优化

大规模分布式电源(distributed generation,DG)接入主动配电网对配电网的潮流、节点电压和网络损耗有很大的影响。在主动配电网(active distribution network,ADN)中,具有一定的无功调节能力。本文研究了风力发电、光伏发电和其他DG的有功功率与无功功率的关系,结合传统的电压调节方法,对有源配电网的潮流进行了优化。根据DG的有功功率预测,动态调整DG的无功出力,以保持局部电压稳定,实现最优分配。目标函数由总网络损耗和离散变量罚函数构成,以电压无功调节能力为约束条件,将配电网无功优化问题建立为一个混合整数优化问题;采用内点法和罚函数法相结合的方法处理离散变量,在目标函数中引入连续可微改进的高斯罚函数,在高斯罚函数加入模拟退火因子,使目标函数跳出局部最优而获得全局最优,并将混合整数优化问题转化为连续问题求解。以光伏发电和风力发电为例,说明无功优化可以减少网络损耗,有效改善配电网的性能。     

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。     

含双馈感应风电机组的配电网无功优化

考虑传统无功调节设备调节次数限制和双馈感应电机无功容量限制等约束条件,提出一种基于双馈感应电机与传统无功调节设备协调控制的分时段分层无功优化策略。首先,该策略采用谱系聚类算法对预测等效负荷曲线进行分段;其次,在每个时段采用分层调控策略进行无功优化,建立以网损和平均电压偏离度之和为目标函数的无功优化模型,上层利用改进粒子群算法计算出包括双馈感应机组在内的各种无功调节设备的优化运行状态,并预先对变压器、电容器动作;在此基础上,下层利用双馈感应机组的无功调节能力对上层优化得出的并网点电压进行自动跟踪控制,由此实现了每个时段内接入点电压控制和全局无功优化相结合,最后以IEEE33节点配电系统为算例来验证上述策略的有效性。     

地区电网无功电压最优控制

本文提出了地区电网在满足母线电压、线路及变压器不超载的安全约束下,以有载调压变分接头和母线无功补偿量为控制变量,用线性规划获得计入无功电压静态特性的无功电压最优控制策略的方法.本文根据实时采样数据辨识负荷母线的无功电压静态特性,并有网损最小、无功补偿量最小、控制效益最大、三种不同的目标函数可供不同需要选用.在IEEE试验和实际系统的试验表明:能快速获得不同目标函数的最优控制策略.     

光伏逆变器无功调节能力分析与控制策略研究

通过建立光伏逆变器接入配电网稳态分析模型,以接入点运行电压、最大运行电流和SPWM调制控制条件为约束,分析了不同工况下逆变器的无功调节能力。构建接入配电网运行时面向电网电压调整的无功功率控制策略,该策略以控制接入点电压为目标,逆变器通过补偿系统需求的无功对电压进行支撑。构建分布式光伏接入配电网应对配电网负荷变化和光伏注入功率变化引起的电压无功调整仿真实验,验证了该策略的有效性。     

基于虚拟同步机技术的光储协控无功优化策略

分布式光储渗透率较高的电网,工业负荷占比较高时,系统电压稳定性控制难度较大。该文针对虚拟同步机（virtual synchronous generator, VSG）控制技术并网的光储新能源系统,分析了光储协控无功电压的控制机理,基于系统最佳经济性和稳定性原则提出无功优化目标函数和约束条件,采用含罚函数的粒子群优化算法进行光储VSG控制参数的求解与整定。最后分别在含高比例电动机负荷和含电弧炉冲击负荷的场景下进行电压稳定性测试与分析,并且与D-STATCOM无功补偿效果相比较,验证了该文策略对调节系统无功分配和平抑电压波动具有更好的可行性和有效性。     

基于改进蚁群算法的新型AVC策略

针对局部电网负荷特性变化导致电压波动幅度大、控制成本高等问题,提出一种基于改进蚁群算法的AVC策略。该策略基于无功补偿量、有功功率损耗、电压波动范围、电压控制成本和传输距离构建改进多目标函数,提高其综合寻优能力;通过信息素挥发量与时间的关系引入信息素挥发系数公式,并优化信息素浓度调整策略,减少模型运行时间。基于IEEE-33节点系统进行仿真,结果表明：所提改进蚁群算法将各节点电压稳定在0.98~1.02 pu范围内,相比现有方法电压偏差缩小5%左右,模型运行平均时长提高了38.58%左右;该新型AVC策略具有更好的电压控制精度和速度,可以适应实时控制要求,有效改善配电网电压水平。     

地区电网无功电压优化控制系统

介绍一种基于改进遗传算法与专家系统相结合的地区电网无功电压优化控制系统。该系统对简单遗传算法进行了一定的改进,并将其应用于地区电网的无功优化控制,与此同时,将基于灵敏度分析的专家系统应用于地区电网的电压校正控制。同时分析了影响该系统运行的若干因素,并提出相应的措施。     

基于电压补偿的定直流电压及无功控制的光伏系统

在光伏并网运行中,当电网电压不平衡时会导致电压、电流等的波动,从而影响电网电能质量及系统的稳定性。结合电压补偿控制等环节,提出了一种基于电压补偿控制的定直流电压、无功控制策略,将采集到的正、负序电压经电压补偿控制环节得到电压的不平衡系数,对电网电压的不平衡度进行补偿,并引入负序电流抑制环节。在PSCAD中分别设计搭建了改进前后的仿真模型,并对光伏并网发电系统的动态变化特性进行研究。仿真结果表明,在光照强度和温度阶跃扰动下,系统能够迅速做出响应并工作于最大功率点处,电压及电流波动幅度减小,电网电能质量得到明显改善,验证了MPPT算法及改进后控制策略的准确性及有效性。     

含冲击负荷的配电网动态无功补偿

对于含冲击负荷的配电网,由于其负荷波动性大,导致无功补偿较为困难,对此提出了综合动态无功补偿法,即利用无功裕度的方法确定最佳补偿点,以在线监测补偿点电压作为约束条件控制投切电容器,动态调整补偿容量。对于冲击负荷引起的电压降落,采取就地补偿电容器的方式,同时在电容器上串联一个小容量电抗器,以抑制并联电容器对谐波的放大作用,减小负荷冲击对电网的影响。实例应用结果表明,该方法不仅稳步提升了线路和冲击负荷点电压,且有效保证了电网的电压质量。     

Selection of capacitance for self-excited six-phase induction generator for stand-alone renewable energy generation

This paper presents a simple method for finding the suitable value of shunt and series capacitance necessary to initiate self excitation and self-regulation (voltage regulation) in a self-excited six-phase induction generator (SPSEIG) for stand-alone renewable energy generation in conjunction with the hydropower. The problem is formulated as multivariable unconstrained nonlinear optimization problem. The admittance of the equivalent circuit of SPSEIG is taken as an objective function. Frequency and magnetic reactance or speed and magnetic reactance or frequency and capacitive reactance are selected as an independent variables depending upon the operational condition of the machine. Fmincon method is used to solve the optimization problem. Computed results were experimentally verified to validate the analytical approach presented in the paper.     

Reactive power control of wind farms for voltage control applications

In the last few years, there is a strong trend towards decentralised production and supply, leading to a situation where a growing number of small and medium size producers will be connected to energy networks. But at the same time, the power quality of the generation must be ensured and this means that the electrical parameters of the distribution network have to be maintained within their upper and lower limits. Therefore, new problems related to the management and operation of energy transfer and distribution and to the efficient distribution of renewable energy in the grids are actually arising. Hence, it is reasonable to think that dispersed generation (wind energy generation in this paper) should start to take part in the control of electric variables, and in particular, in reactive power control which is directly related to the voltage level control of distribution networks. This paper presents a control strategy developed for the reactive power regulation of wind farms made up with double fed induction generators, in order to contribute to the voltage regulation of the electrical grid to which farms are connected.     

Design of a three-phase self-excited induction generator

The main goals in the design of a self-excited induction generator (SEIG) are minimizing the rotor resistance and increasing the flux density until the magnetic circuit of the generator saturates. In this paper, a computer design package was developed in order to investigate the best way to obtain these goals. By reducing the stator core length by 40%, the frequency regulation and the voltage drop were reduced. The frequency regulation decreased from 10% to 4% and the voltage drop decreased from 30% to 6%. In addition, voltage and frequency regulations in the standard ranges were obtained in the present design without any regulation devices     

电压环对光伏虚拟同步机系统稳定性的影响

传统的新能源发电设备不具备调频调压能力,为解决这一问题,已有研究提出多种针对光伏逆变电源的稳压与电压穿越策略。在此基础上,为进一步提升光伏电源的调频、孤网运行等方面的能力,有学者提出多种类型的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。VSG控制系统中是否存在电压环是区别不同VSG策略的主要特征之一。目前鲜有研究分析VSG控制系统中的电压环对光伏VSG并网稳定性的影响。为补缺这方面的研究,首先对引入和未引入电压环的2种光伏VSG进行小信号建模,通过计算2种VSG模型的特征根,分析电压环及其参数对系统各种潜在振荡模态的影响,尤其对可能诱发高频谐振和次同步振荡的模态进行分析。在此基础上,研究电压环对光伏VSG并网适应性和频率支撑能力的影响。研究结果表明,在电压等级较低、强度较弱的电网中,光伏VSG控制系统中宜引入电压环。     

Performance improvement of a PEMFC system controlling the cathode outlet air flow

This paper presents a stationary and dynamic study of the advantages of using a regulating valve for the cathode outlet flow in combination with the compressor motor voltage as manipulated variables in a fuel cell system. At a given load current, the cathode input and output flowrate determine the cathode pressure and stoichiometry, and consequently determine the oxygen partial pressure, the generated voltage and the compressor power consumption. In order to maintain a high efficiency during operation, the cathode output regulating valve has to be adjusted to the operating conditions, specially marked by the current drawn from the stack. Besides, the appropriate valve manipulation produces an improvement in the transient response of the system. The influence of this input variable is exploited by implementing a predictive control strategy based on dynamic matrix control (DMC), using the compressor voltage and the cathode output regulating valve as manipulated variables. The objectives of this control strategy are to regulate both the fuel cell voltage and oxygen excess ratio in the cathode, and thus, to improve the system performance. All the simulation results have been obtained using the MATLAB-Simulink environment.     

楼宇照明系统节能研究

阐述了楼宇照明稳压系统的组成、基本功能及工作过程。基于补偿原理,利用变压器的受控电压源和受控电流源模型,分析了该系统的稳压原理。根据照明灯具在不同电压下的照度、寿命特性,得到楼宇照明系统灯具的最优供电电压。对楼宇室内照明采用最优供电电压照明和楼宇外墙采用时变稳压控制方案的节能率进行了分析计算,节能率达22．3％。     

微电网中利用机组调节的潮流控制模型研究

深入分析了当前电力系统运行的实际物理特性,建立了一种基于发电机调节的潮流控制模型。通过无功约束灵敏度算法控制判据,对发电机一对一和多对一控制模式下的混合变量进行求解,确定了发电机所需要的运行方式以及全网功率的合理分布。此方法对分布式电源无功调压能力存在缺陷的问题提供了一个很好的解决方案。最后,通过IEEE5和IEEE14的微电网算例分析表明了所述模型和算法的有效性和可行性。     

基于滤波提升的SVG电力无功补偿研究

针对地铁电力系统稳定性要求高的需求,提出一种基于改进SVG的无功补偿装置,其主要由信号处理模块、处理采集单元、变流器以及三相电压输出端组成。在补偿过程中,由电网采集得到的电压信号从信号处理模块通过,信号处理模块中对应设置了自适应形态学滤波器对电流、电压信号进行滤波调理,去除冲击干扰,并获取SVG相位补偿的控制触发信号,进而实现对于变流器的电压补偿和无功功率调节。实验测试了5种不同类型的待无功补偿电能畸变信号,其结果表明,对于不同程度的电能畸变信号,所述装置能够进行有效的无功补偿,使得电压信号的整体畸变程度被控制在0.5%以下,从而使负载性能得到保障。