分布式光伏接入对地区配电网运行影响分析

分布式光伏发电是未来新能源的重要发展方向之一,其大规模接入配电网导致传统无源配电系统演变为以多电源供电方式为特征的配电系统,增加了电网运行的不确定性和复杂性。本文建立了分布式光伏有功出力最大化与网损最小化的配电网有功无功协调优化目标函数,采用混合整数二阶锥规划方法对模型进行求解,实际运行算例结果表明分布式光伏接入后,对地区配电网网络损耗、电压运行水平、三相不平衡度等运行指标影响密切,其中电压运行水平是限制分布式光伏接入的主要限制因数。     

考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略

大量分布式光伏接入配电网的电压稳定问题是影响电网安全稳定运行的关键环节。为了适应高渗透率分布式光伏发电系统的接入,提高主动配电网的动态电压支撑能力,提出了一种考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略。该策略在分析配电网电压灵敏度的基础上,考虑光伏逆变器的电流设计裕度,能够在电压跌落故障情况下充分利用光伏逆变器的最大允许电流,实现光伏逆变器有功功率输出最大化,从而提高主动配电网的短期电压稳定性。最后分析了逆变器电流裕度对静止无功补偿系统的影响,并与常规无功补偿系统进行了仿真对比分析,验证了所提出策略的可行性和有效性。     

带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制

蓄电池储能系统接入配电网静止同步补偿器(B-DSTATCOM)进行有功无功联合控制可有效缓解高波动性分布式电源大量接入配电网导致的电压越限、网损加重、三相不平衡度增加等系列问题。对此,文中提出一种计及光伏发电的不平衡主动配电网B-DSTATCOM实时有功无功联合优化控制策略。首先,对B-DSTATCOM四象限运行原理进行研究,在此基础上以电压偏移、网损、电压不平衡度及运行成本为子目标函数建立B-DSTATCOM实时有功无功联合多目标优化控制模型,并采用加权求和法、改进粒子群优化及直接潮流法求得最优控制方案。最后,基于澳大利亚某实际含光伏低压不平衡配电网进行MATLAB仿真,验证所提方法及模型的有效性、实用性和鲁棒性。     

分布式光伏接入下配电网输出电压振荡抑制研

为使分布式光伏接入下配电网的输出电压稳定且不出现越限行为,对分布式光伏接入下配电网输出电压振荡抑制方法进行研究。构建分布式光伏接入下配电网运行模型,采用基于无功/有功协调控制的电压振荡抑制方法,经逆变器无功功率补偿方案,实现光伏接入节点的无功补偿,保证配电网输出电压稳定;如果逆变器无功功率为最大值时的输出电压仍出现振荡模式,则采用基于灰狼寻优算法的有功功率控制方法,获取可以保证输出电压振荡幅度最小的有功功率削减值,均衡光伏发电功率,抑制分布式光伏接入下配电网输出电压的振荡。经实验测试表明：该方法抑制下配电网输出电压稳定,不存在异常振荡模式。     

配电网中基于网络分区的高比例分布式光伏集群电压控制

随着高比例分布式光伏的接入,配电网的过电压问题愈发严重,传统对所有光伏进行集中式电压控制的方法变得过于复杂,难以满足控制时间尺度的要求。文中提出了一种改进的模块度函数分区算法,结合无功/有功平衡度指标与区内节点耦合度指标,自动形成最佳分区,对含高比例分布式光伏的配电网进行无功与有功两个层面的光伏集群控制。在分区基础上,针对光伏逆变器有功与无功的控制能力,采用先无功后有功的电压控制策略,在子分区内部通过对关键光伏节点的控制来调节关键负荷节点的电压,有效地缩小对可控光伏的搜索范围,减少控制节点数目,加快控制响应时间,适合未来高比例分布式光伏接入配电网的电压控制。最后,以某一10kV实际馈线系统为例,验证所提方法的有效性。     

基于无功控制的光伏逆变器三相不平衡抑制方法

随着分布式光伏的推广,配电网转变为多源荷共存网络,使得电网潮流与电压分布特征更为复杂,更易出现三相不平衡状况。为解决配电网三相不平衡状态下分布式光伏出力波动问题,提出了一种基于无功控制（reactive power control, RPC）的光伏逆变器三相不平衡抑制方法,实现配电网三相不平衡补偿与分布式光伏有功功率的输出稳定,由此保证光伏发电机组的连续运行,保障配电网可靠运行。在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,仿真结果表明,所提控制策略能有效地抑制三相不平衡,实现并网有功功率稳定。该策略的实施将保证光伏发电机组的连续运行,从而实现配电网和整个电网的安全可靠运行。     

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。     

主动配电网多级无功电压协调控制研究

分布式光伏大量接入配电网后电压越限问题成为影响电网安全稳定运行的关键因素。为了适应高渗透率、大规模分布式光伏的接入,提高系统调压能力,本文依据主动配电网内调压资源特性的不同,对其进行了分类分级处理,提出了主动配电网多级无功电压控制策略,即分别利用小容量分布式光伏、光伏电站无功、传统VQC装置和光伏电站有功实现系统一、二、三、四级调压。其中,针对小容量分布式光伏所采用的分散式就地控制策略,提出了基于并网点电压和光伏实际有功出力的cosφ(U、P)控制模型。最后,基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明本文所提出的四级调压策略,充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了VQC装置动作次数,并改善了配电网电压水平。     

基于有功-无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法

分布式发电接入配电网,可能引起过电压从而限制其并网能力。针对配电网的运行特点,文中提出了采用三相配电网模型的过电压预防控制方法。首先,采用电压对节点注入功率的三相灵敏度,分析了配电网中利用有功—无功协调控制电压的必要性;然后,基于三相模型,提出了综合调度分布式发电(DG)和无功补偿设备的优化模型。最后,采用IEEE 123节点三相标准测试系统的数值仿真表明,文中方法可以满足不对称主动配电网的运行要求,有效提高配电网消纳DG出力的能力。     

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。     

基于鲁棒方差优化的电力系统频率控制研究

随着新能源发电大规模并网,随机负荷扰动给电力系统稳定优化运行提出了新的挑战。针对自动发电控制过程中存在的随机扰动和参数摄动的问题,提出了一种基于鲁棒方差约束的状态反馈控制器的参数优化方法。根据鲁棒方差控制(Robust Variance Control,RVC)中不等式约束条件,分析了闭环系统在抑制随机扰动和提高阶跃扰动响应动态性能之间的博弈关系。构造了融合稳态状态方差和控制能量输出约束的优化问题,利用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)获得了鲁棒方差控制器参数。在此基础上,对配置的区域极点圆心坐标值和正标量两个参数进行遗传优化,得到性能指标最优的控制策略。以两区域电力系统模型为例,表明该方法能够有效抑制随机扰动并保持良好的控制性能和鲁棒性能。     

基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略研究

针对孤立交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现电压波动的问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的母线电压扰动观测器,以实现在分布式电源出力和负荷功率变化等外界扰动情况下对系统扰动量的快速跟踪,且无需增加额外的电压或电流传感器,保证了交直流混合微电网内分布式电源和负荷的即插即用功能。进一步地提出了基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略,以有效抑制暂态电压波动和冲击,提高了孤立混合微电网在不同扰动下的动态响应性能和鲁棒稳定性。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了孤立交直流混合微电网仿真模型,通过在不同暂态过程下的仿真测试验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于模型预测控制混合储能系统的直流微电网韧性提升策略

受可再生能源出力波动、负荷变化、故障以及非计划性脱网等事件的影响,直流微电网将面临不同时间尺度的动态功率不平衡问题.直流微电网运行韧性体现了系统在高频/小干扰事件与低频/极端事件下的快速响应、减少性能损失并尽快恢复的能力.提出了一种基于有限控制集模型预测控制的混合储能系统的直流微电网运行韧性提升策略.为完善直流微电网韧性评价体系,首先提出了量化直流微电网运行韧性的方法.其次,建立混合储能系统离散预测模型,设计代价函数以及不同控制目标之间的权重系数,最大化功率型与能量型储能系统的优势,实现了基于局部信号的快速充放电与能量自动恢复控制.最后,通过多种干扰事件算例,验证所提出的韧性提升方法的可行性与有效性.     

永磁直线伺服系统最优参数负载扰动补偿方法

对于直接驱动永磁直线伺服系统,负载扰动和系统参数的变化严重影响系统伺服性能。本文提出了一种位置控制器与负载扰动补偿器相结合的扰动抑制方法,该方法同时兼顾了直线伺服系统快速的瞬时响应和良好的抗干扰能力。其中位置控制器决定系统的瞬时响应特牲,而负载扰动补偿器则用来改善系统的抗干扰能力。在负载扰动补偿器的参数确定中提出利用Parseval定理中信号在时间域内的总能量与频域内的总能量相等的原理,将位置偏差量的时域性能指标转为频域性能指标,再通过对劳斯-赫尔维茨(Routh-Hurwitz)二维数组的计算,确定最优化PI参数。仿真结果与实验表明,该补偿方法使直线电机伺服系统具有良好的控制精度与鲁棒性。     

Robust Frequency Control in an Autonomous Microgrid: A Two-Stage Adaptive Fuzzy Approach

Highly intermittent power from renewable energy sources (RES) along with load and system perturbations in an autonomous microgrid (MG), results in large frequency fluctuations. Conventional controllers like PI controllers to be unable to provide acceptable performance over a wide range of operating conditions. To overcome this problem, present paper introduces a novel two-stage adaptive fuzzy logic based PI controller for frequency control of MG. In this proposed controller, particle swarm optimization (PSO) and grey wolf optimization (GWO) are used to optimize the membership functions (MFs) and rule base of fuzzy logic based PI controller. The proposed controller is examined on an MG test system, the robustness and performance of the proposed controller is tested in presence of different disturbance scenarios and parametric uncertainties. Finally, the superiority of the proposed controller is shown by comparing the results with various controllers available in literature like PSO tuned fuzzy logic based PI controller, fuzzy logic-based PI controller and also with the conventional PI controller.     

基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电机研究

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,其在孤网模式下运行时,主控微源对电压和频率的控制能力对于微电网的稳定至关重要。受电力电子器件固有特点的影响,微网孤网运行的稳定性较差。为实现主控微源对交流微网的调节作用,提高交流微电网孤网运行稳定性,在DIg SILENT中搭建了光储系统作为主电源的交流微电网。然后依据虚拟同步发电控制技术和非线性鲁棒控制技术对逆变器设计了虚拟同步发电控制器,在功频控制器中引入扩张状态观测器和终端滑模控制来改善控制性能。通过仿真分析,虚拟同步发电控制在负荷波动和光伏出力波动时能有效调节微网的电压和频率。通过与一般的控制器仿真结果进行对比,基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电控制不仅能实现微网调频调压功能,还能有效提高暂态频率稳定性,增大交流微网惯性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标

复合储能在微电网功率平衡、平滑可再生能源波动、提升电能质量等方面发挥多重作用,针对包含光伏发电、风力发电和典型负荷的微电网,提出一种合理配置复合储能容量的方法。针对复合储能优化配置,以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能多目标优化数学模型,采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解;针对子目标函数权重系数的确定,提出目标函数适应度离差排序法;提出了定量评估微电网储能多目标优化效果的参数指标,并以此为依据,对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标优化结果。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了方法的合理、有效性。     

考虑源-荷不确定性的水风柴微电网优化配置

水、风资源和负荷不确定性影响微电网配置方案的经济性和鲁棒性。文中提出一种考虑源-荷不确定性的并网型水/风/柴微电网双层优化规划模型。上层优化为微电网电源容量优化配置模型;下层优化为考虑了小水电、小风电及负荷功率不确定性的微电网优化运行模型,并利用Seng-Cheol Kang提出的鲁棒线性优化理论(SCK型鲁棒线性优化)将不确定性模型转化为确定性模型。然后,结合含精英策略的快速非支配性排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和混合整数线性规划(MILP)求解微电网的多目标优化配置问题。最后,以韶关地区某实际配电系统为例进行仿真验证,结果表明该模型不仅提高了微电网的鲁棒性,而且保证了配置方案的经济性及供电可靠性。