含光伏发电的配电网动态无功优化研究

近些年光伏发电在配电网中得到大量的应用,但由于其出力带有一定的随机性,使得潮流优化结果不准确。为了能够在负荷变化的同时准确地优化含光伏发电的配电网潮流以降低网损,文中将一天内的光伏出力和负荷的变化分成24段,利用遗传算法将各时段进行静态潮流计算,利用动态规划法具有解决时间序列优化问题能力的特点,以各时段的网损值之和最小为目标函数,建立设备的动作时间表。为了避免运算复杂,简化运算的步骤,忽略无效的搜索路径同时也保证了电压稳定性。该方法的模型简单有效,且保证了电容器组的动作次数在约束限制下降低网损,减少电容器的损耗。通过算例结果表明该运算方法可行有效,可达到预期目标。     

含光伏发电的配电网有功无功资源综合优化配置

针对配电网中光伏发电渗透率逐渐提高、而当前配电网光伏发电规划未充分考虑其无功调节能力的现状,研究将配电网中提供有功和无功的光伏发电、提供无功的电容器进行综合协调优化配置。考虑时序性和随机性,对光伏发电出力和负荷建立分时段多状态模型。以高于置信水平的年费用最小为上层规划目标函数,光伏电源和电容器安装位置和容量为上层优化变量,以高于置信水平的运行年费用最小为下层规划目标函数,每个时段光伏发电无功出力和电容器投切状态为下层优化变量,建立嵌入机会约束规划的二层规划模型。因为考虑光伏发电的无功调节能力以及运行中电源出力随负荷变化的调整,所以配电网损耗、电压等指标和目标函数计算更准确。采用分段二进制编码方式和精英保留策略遗传算法对二层规划模型求解。算例结果表明：配电网中光伏发电、电容器综合配置有利于提高资源利用率、减少投资和运行费用;充分利用光伏发电的无功调节潜力,有助于保证配电网经济安全运行;同时,若光伏发电配合微型燃气轮机等可控电源,可获得更好的投资与运行效益。     

含分布式发电系统的配电网无功优化研究

引入有功网损、电容器以及分布式发电的费用,并充分考虑了电压质量和无功补偿容量作为罚函数的综合目标函数,采用PSO算法时运用改变更新方式,并在后期引进变异因子,建立了含分布式发电系统的配电网无功优化模型。通过算例表明,验证了模型和算法是可行的,具有较强的收敛性,对分布式发电并入配电网的运行具有一定的参考价值。     

考虑光伏无功分区计价的配电网无功优化

考虑无功成本并利用光伏逆变器的无功功率输出进行无功优化,可以提高硬件资源利用率和降低电站运维成本,为此计及电力市场环境下的无功成本,提出了并网光伏无功功率分区计价模型。首先研究光伏并网逆变器无功出力运行策略,以日配电网综合运维成本最小为优化目标,构建含响应光伏逆变器无功分区电价、静止无功补偿器、有载调压变压器和电容器组投切的配电网无功优化模型;继而采用二阶锥规划和大M法等数学手段处理模型中的非线性项,并利用奔德斯分解方法对模型分割求解,从而保证在计算收敛情况下有较高的求解速度;最后采用改进IEEE-33节点在MATLAB计算平台上验证了数学模型、求解方法与控制策略的正确性和有效性。     

含分布式发电的配电网无功优化

研究了含风力发电的无功优化模型,介绍了包含分布式发电的配电网无功优化。当大量风力发电注入电力系统时,风力发电机随机输出功率引起配电网潮流大小、方向频繁变化,干扰了系统原有电压调节装置正常运行。为克服电压波动,保证系统电能质量,文中引入静止无功补偿器（SVC）作为配电网补偿设备,并考虑配电网中可控制无功输出的柴油发电机的无功贡献,以有功能耗费用、SVC安装费用、柴油发电机无功生产费用为目标函数,建立了含分布式发电的配电网无功优化模型。针对由蒙特卡罗仿真得到的不同风力发电状态,在实际算例中应用遗传算法确定各状态下SVC最优安装位置、输出以及可控制无功输出的分布式电源的最优输出结果。     

基于概率统计的含间歇性分布式发电的配电网无功优化

以有功网损期望值最小为优化目标,以节点电压的合格概率大于一定的阈值为约束条件,建立了同时考虑风能、太阳能分布式发电出力和负荷随机波动的配电网无功优化模型。目标函数和约束项中所涉及的概率潮流由一种结合传统解析法的基于全概率公式的计算方法求得。使用化学反应算法对所建优化模型进行求解。在同时接入风能、太阳能分布式电源的33节点和69节点系统上对所提方法进行了验证,得到了具有概率统计意义的最优方案。通过与包括遗传算法(genetic algorithm,GA)、Stud GA(stud genetic algorithm)、生物地理学算法(biogeography based optimization,BBO)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)在内的多个智能算法对比,验证了所构建的化学反应算法在求解上述无功优化模型时性能更加稳定。     

考虑可控光伏系统的配电网有功-无功协调优化

利用传统无功优化手段,并结合光伏电源有功与无功功率输出能力,实现配电网有功-无功协调优化,以促进光伏消纳和降低损耗。首先,建立了混合整数非线性非凸模型,并运用二阶锥松弛技术将其转换为混合整数二阶锥规划(mixed integer second order cone programming,MISOCP)模型;其次,利用奔德斯分解方法将MISOCP模型分解为主问题和子问题,两问题经奔德斯割交替迭代求解,提高了计算效率;最后,在改进的IEEE 33节点系统上进行算例分析,验证了光伏逆变器优化调度(optimal inverter dispatch,OID)策略的优越性以及所提方法的鲁棒性、精确性与快速性。     

考虑光伏发电及负荷概率性的储能容量优化

高渗透率光伏系统的接入增加了负荷的波动性,对配电网的稳定运行带来一定影响,需要配置合理的储能装置以保障配电网的稳定运行。在考虑光伏发电及负荷概率性的基础上,提出了一种储能容量优化的新方法：将负荷与机组发电的差作为对储能功率的需求,先分别求得一天中不同采样点负荷与机组发电的概率性序列,再利用卷差运算求得储能功率的概率性序列,最后根据统计学原理确定储能的最大充放电功率及最优容量。所提方法为光伏系统接入配电网的储能容量规划工作提供了新的思路。     

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。     

含风光储联合发电系统的主动配电网无功优化

为了提高风、光能的利用率及降低其出力波动性对配电网的冲击,利用风力与太阳能时间与空间上的互补性及储能装置对功率的平抑作用建立含风光储联合发电系统的主动配电网模型,以无功补偿装置作为优化变量对主动配电网进行多时段动态无功优化,以电压偏差及网络损耗最小为多目标建立优化模型,利用凸松弛技术将优化模型转换为具有凸可行域的二阶锥规划(SOCP)模型。在IEEE33节点配电系统上进行仿真,对含不同类型的分布式电源发电方式的配电网进行无功优化,对比分析其对主动配电网调压降损的作用,并且对风光储联合发电系统的优化策略进行分析,最后验证了二阶锥规划松弛技术的精确性及可靠性。     

考虑相关性的含风电的配电网无功优化

随着间歇性分布式电源如风电的大量接入,有必要考虑其随机性和相关性对配电网无功优化的影响。首先,采用秩相关系数表示风速和负荷间的相关性,并利用拉丁超立方采样生成具有相关性的初始样本,再应用同步回代缩减法进行场景缩减,以提高计算效率;其次,建立了基于多场景的配电网无功优化模型,综合考虑了并联电容器、静止无功补偿器、有载调压变压器等电压-无功控制设备;然后,应用二阶锥松弛技术将传统无功优化模型转换为混合整数二阶锥规划模型,降低了求解难度;最后,通过改进的IEEE 33节点配电网验证了本文模型的合理性,并重点研究了相关性对无功优化的影响。     

考虑安全性的含风电场配电网动态无功优化

研究了双馈异步发电机(DFlG)的灵活无功调节能力,将其无功输出作为连续控制变量参与配电网动态无功优化。鉴于DFIG有功输出功率的波动性,提出了一种基于DFIG有功输出功率变化趋势的自适应分时段法。鉴于目前配电网无功优化重视经济性而轻视安全性的情况,提出了同时考虑经济性与安全性的无功优化目标函数。对配电网进行分区,计算其各区域的安全性指标,将该安全性指标权重加入到安全性目标函数中,并采用改进差分进化算法和内点法分别对离散控制变量和连续控制变量交替求解。最后,利用IEEE 33节点系统对本文所提出的动态无功优化模型进行仿真分析,结果表明系统网损得以明显降低,其配电网安全性也得到提高,证明了该方法的可行性和有效性。     

考虑光伏集群无功贡献的配电网无功电压优化调节方法

为协调运用配电网各类调压资源,实现经济、灵活的电压控制,整合中高压配电网各类无功治理设备,提出考虑低压光伏无功集群贡献的配电网电压无功控制资源协调运行优化方法。针对配电网低压侧分布式小容量离线运行光伏电源,设计了3种光伏集群无功运行模式,使其按模式预设在线自律运行。提出低压光伏集群无功管控策略,建立配电网电压无功控制资源协调优化模型。采用最优分割联合优化方法对变压器分接头及电容器组的切换时间及切换状态进行优化,在此基础上得出光伏集群无功运行模式及其他治理设备无功输出优化结果。采用前推回代潮流计算嵌套粒子群优化的算法进行求解。仿真算例证明了所提方法的合理性及有效性。     

考虑多重不确定参数的配电网概率无功优化

针对同一区域内多个分布式电源及波动负荷的随机性和相关性对配电网模型带来的多重不确定性,构建了考虑多重不确定参数的概率无功优化模型,并将其转化为多场景确定性优化问题求解。模型中,三阶多项式正态变换(TPNT)改进的Nataf变换解耦了分布式发电机组和波动负荷的相关性,Gaussian-Hermite积分法处理了目标函数和约束项涉及的概率潮流计算。所建模型使用多策略融合粒子群优化算法进行优化求解,得到确定的控制变量最优解和状态变量统计矩。将该模型应用于接入多个分布式光伏发电机组和波动负荷的IEEE33节点配电系统进行仿真测试,其结果验证了所提概率无功优化模型和解法的适应性和有效性。     

含光伏随机出力的配电网两阶段无功优化

对于光伏电站及负荷出力的不确定性,无功越级传输带来的有功损耗及调压困难等问题,本文以有功网损最少、无功越级传输最小和无功补偿设备投资费用最少为目标建立两阶段无功优化多目标函数模型,利用基于逐次优化的改进遗传算法求解。求解过程中以电压稳定极限曲面法向量作为选取补偿备选节点以缩小范围和时间,采用基于拉丁超立方抽样的概率潮流计算节点电压裕度和潮流。改进的Baran&Wu33节点算例结果仿真与分析验证了本文算法及模型的有效性,对配电网无功补偿优化有一定指导意义。     

含光伏发电配电网可靠性评估

针对越来越多光伏发电接入配电网使传统配电网可靠性评估解析算法难以适用的问题,计及光伏发电出力间歇性、随机性的等特点,根据光伏发电功率特性曲线获得其输出功率,推导配电网负荷获得光伏供电的概率计算公式。在此基础上,采用改进供电概率算法对含光伏发电配电网进行可靠性评估。以IEEE典型配电网系统为例,对配电网供电可靠性进行了计算分析,结果证明了该方法能全面、定量地评估含光伏发电配电网的供电可靠性。     

含分布式发电的配电网有功-无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

含分布式发电的配电网有功—无功综合优化

为克服配电网中风力发电机和光伏电池出力随机波动、负荷变化带来的电压变动,研究了多种分布式电源接入配网后的电压控制问题。以分布式电源出力随机波动和负荷变化时每个时段的电压偏差和网损最小,以及尽量减少大电网向配电网输送有功为目标函数建立电压控制模型,采用粒子群优化算法对微型燃气轮机和燃料电池等出力稳定的分布式电源进行有功和无功综合优化,在保证电压质量的情况下减少对环境的污染。通过对IEEE33节点系统和一个实际算例系统分别进行仿真计算,结果表明该控制方案能在有效提高配电网电压水平的基础上提高环境效益。     

基于改进布谷鸟搜索算法的含光伏发电配电网无功电压控制

将配电网无功优化与逆变器的电压控制相结合,基于改进的布谷鸟搜索(cuckoo search,CS)算法,提出了既能降低网损又能提高电能质量的含光伏发电(photovoltaic power generation,PV)配电网无功电压控制方法。分析了PV并网对配电网电压的影响;考虑PV逆变器的无功输出能力,基于以网损最小为目标的无功优化,求取节点电压最优分布,对PV逆变器实施电压控制;受粒子群算法群体信息共享和个体经验总结思想的启发,改进了基本CS算法,使全局收敛能力更强。以修改的IEEE33节点系统为算例,并在PSCAD上仿真,结果表明,在不增加额外投资条件下,该无功电压控制方法降低了网损,提高了电能质量。     

考虑AVC的含分布式光伏园区配电网无功电压控制仿真

基于OpenDSS仿真平台,结合国内某园区电网的高密度分布式光伏发电系统,针对光伏逆变器的恒功率因数、变功率因数和电压无功控制3种控制策略进行精细建模,搭建了含变电站AVC(自动电压控制)系统的园区电网详细仿真模型,在此基础上开展了园区电网全天的系统连续控制仿真。通过仿真分析,比较了各控制策略的有效性及其对现有AVC系统的影响,验证了无功电压控制策略的有效性和经济性,可为大量分布式光伏并网后的配电网规划与运行调度提供科学的参考依据,从而保障光伏的安全消纳。