高比例分布式光伏并网无功电压控制方法综述

随着我国光伏装机容量逐年提高以及整县光伏试点工作的全面开展,分布式光伏并网渗透率提升迅速,高渗透率对配电网电能质量的影响日益凸显。其中,光伏并网点的电压越限问题严重威胁配电网安全运行,面向光伏的无功电压控制方法研究是未来光伏能否大规模并网的关键,目前对于无功电压控制技术仍处于广泛研究阶段,因此对现有光伏无功电压控制技术研究进行归纳总结。首先对光伏系统的光伏电池本体和光伏并网逆变器建模,随后分析单一及多光伏源配电网接入对有功功率、无功功率以及电压的影响,最后从无功电压调节速度、调节裕度、设备投资、安全性等多个角度对各类无功控制方法优缺点进行综述对比,并对未来高比例分布式光伏并网无功电压控制研究提出展望。     

含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略

随着分布式光伏发电并网规模的不断扩大,由光伏发电功率与负荷之间不平衡引发的逆向潮流导致的电压越限问题日益受到关注。在光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析的基础上,提出了无功/有功协调控制策略,通过光伏逆变器的无功输出补偿及光伏发电量优化管理,实现配电网节点电压的控制。仿真分析结果表明,该策略能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时,较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。     

并网光伏逆变器无功控制策略*

并网光伏系统应具备无功功率独立控制能力。分析逆变器发出无功功率最大容量的约束条件,基于两相静止坐标系建立光伏并网系统有功功率、无功功率的控制策略框图。采用基于并网点电压幅值的Q（U）无功功率控制策略,光伏逆变器根据其并网点电压幅值独立调节无功功率输出,抑制并网点电压越限。最后,以Matlab/Simulink仿真和RT-LAB实验验证了理论分析的正确性。     

计及设备损耗成本的含光储配电网分布式电压控制策略

针对分布式光伏接入配电网带来的电压越限问题,考虑电池储能与光伏逆变器的调压经济性,本文基于一致性算法提出一种计及设备寿命损耗成本的分布式电压控制策略。首先,分析光伏逆变器与储能的调压机理,推导出可用于分布式迭代计算的配电网电压灵敏度参数;其次,分别建立储能电池与光伏逆变器的寿命损耗模型,并利用寿命损耗模型推导出单位功率成本模型,再结合电压灵敏度参数构建出单位调压成本模型;然后,以单位调压成本作为一致性变量,设计基于一致性算法的分布式电压控制策略,得到各节点储能与光伏逆变器的功率调节方案。算例结果表明,所提控制策略能够兼顾各节点设备寿命损耗与总体调压经济性,在有效抑制电压越限的前提下充分降低配电网电压控制成本。     

含分布式光伏的配电网无功电压控制策略研究

随着配电网中分布式光伏等清洁能源渗透率的不断增加,有效地缓解了能源压力。但其并网点的电压越限问题不容忽视,为此,提出了一种含分布式光伏的配电网无功电压自适应控制策略。首先,分析了光伏并网点电压越限的基本原理;其次,针对负荷大扰动和光伏有功功率输出波动性引起的电压越限问题,分别提出自适应控制策略,通过降低光伏逆变器的有功功率以及增加无功功率的调节能力提高控制效果;最后,结合仿真算例进行分析,结果表明所提策略可以有效降低并网点电压,证明了所提策略的有效性。     

分布式电源的本地电压控制策略

分布式电源(DG)发展迅速,给配电网带来的影响日益显著,其中对配电网电压的影响尤其明显。研究了配电网中DG的本地电压控制策略。首先,证明了配电网中DG接入点最容易出现电压越限,说明了本地电压控制的可行性。然后,提出了基于无功调节和有功调节的本地电压控制策略,推导出本地无功控制和本地有功控制的调节量表达式,得到调节量为节点电压测量值的线性函数,并给出本地电压控制策略的实现方法。最后,对IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果表明所提的本地电压控制策略可有效地消除DG接入带来的电压越限问题。     

分布式光伏并网逆变器自适应控制策略

分布式光伏并网发电系统的电网环境复杂多变,并网逆变器采用控制参数固定不变的比例积分(PI)控制策略难以保证其在各种电网环境下都能稳定运行。这里在传统控制策略的基础上提出一种调制电压为电网电压前馈加上电流给定与电流反馈线性组合的自适应控制策略,其电流给定系数与电流反馈系数能根据电网环境自适应调整变化。使用利亚普若夫理论证明了该新型控制策略的稳定性,并用Matlab仿真和实际工程实验进一步证明该控制策略效果理想。     

电网电压畸变不平衡情况下三相光伏并网逆变器控制策略

电网电压不平衡且畸变情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一.为实现光伏系统输出恒定有功功率,同时并网电流谐波含量满足IEEEStd.929-2000标准,提出一种系统控制策略.首先对光伏系统输出功率流进行分析,在此基础上推导出系统输出恒定有功功率对应的并网电流参考指令,设计电网电压正序/负序分量的测量方案,建立基于并联无源阻尼的并网控制模型;对系统稳定性进行分析,并对系统稳态误差控制进行探讨;最后在电网电压畸变/不平衡情况下对系统控制方案进行实验测试.实验结果验证了提出方法的有效性.     

分布式光伏接入配电网对电压分布的影响

位于负荷中心的分布式光伏电源对配电网线路的电压分布有重大影响,在考虑无功负荷和线路电抗影响的前提下,首先经过理论计算和仿真验证,说明了单个分布式光伏(PV)对线路电压分布的影响与其接入位置和注入容量有很大关系;当多个PV接入时,不同容量组合和位置接入对电压分布的影响也不同。然后计算得出随接入位置的改变,PV的最大可接入容量不同,最后用仿真的方式说明了在PV接入点并联电抗器补偿或通过逆变器控制可以防止PV的接入所引起的电压越限问题。     

新型电力系统下考虑分布式光伏并网的配电网可靠性评估

新型电力系统下,大量分布式光伏接入配电网,考虑其出力及负荷的随机特性,须对配电网安全性进行多角度综合评价。针对分布式光伏灵活接入配电网对其可靠性产生影响的问题,首先根据分布式光伏典型的出力特性,建立分布式光伏出力概率的模型。随后,确定光伏并网评估的指标以便对配电网风险进行量化,其中包括电压越限、功率越限及失负荷风险指标。最后在MATLAB仿真平台建立含分布式光伏并网的配电网模型,并考虑不同光伏出力场景、并网方式、并网容量对配电网的影响,对含分布式光伏并网的配电网进行可靠性评估。     

基于DMPC算法的分布式光伏并网调压控制

高比例分布式光伏接入中低压配电网时易造成过电压问题。为解决分布式光伏并网过电压问题,提出一种基于集群划分的分布式预测控制（distributed model predictive control,DMPC）算法控制过电压的并网调压控制策略。通过Shapley值法确定各节点过电压责任计算,结合k-means聚类法实现集群的划分,动态调整光伏发电单元的有功和无功功率,实现区域内电压的稳定。针对多区域间的电压差异,在划分的区域内光伏发电单元的实时功率输出和电压信息结合DMPC算法控制有功与无功输出,引入分组并网调压控制策略。通过光伏发电单元之间的功率调节和电压调节,实现区域之间电压的均衡、分布式光伏系统整体线路的电压稳定。通过仿真实验验证所提分组并网调压控制策略的有效性,结果表明,与传统的集中式控制方法相比,该方法具有较好的调压效果,能够在分布式光伏系统中实现更好的电压调节性能。     

分布式光伏并网电压和功率因数协调控制策略

为应对分布式光伏并网引起的电压越限和功率因数超标问题,提出了一种改进的分布式光伏并网电压和功率因数协调控制策略。该策略包括电压控制策略和功率因数控制策略,电压控制策略采用优先控制光伏发出的无功功率,当无功容量不足时降低有功功率的方法调节并网点电压;功率因数控制策略控制光伏发出的无功功率以调节用户考核点功率因数。针对2种控制策略分别设计了比例积分控制器,最后通过算例,在RT-LAB仿真环境中验证了所提控制策略的有效性。     

光伏系统并网逆变器控制策略

太阳能作为一种新型的可再生能源近年来得到了广泛的应用。光伏并网技术成为有效利用太阳能发电的核心和关键。通过分析传统光伏并网逆变器控制策略,提出一种具有功率跟踪的固定开关频率的电流控制技术。仿真结果表明,并网电流与电网电压基本同频同相,并网系统的功率因数近似为1,满足设计要求。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

分布式光伏并网系统电压越限风险及谐波影响

在“源-网-荷-储一体化”协同发展背景下,随着电力电子技术的发展,光伏并网引发的电压波动、谐波畸变等问题进一步显现,因此明确分布式光伏并网系统内电能质量问题产生的机理,对保持配电系统的经济稳定运行至关重要。研究了光伏并网系统多种典型电能质量问题的发生机理,介绍了典型的光伏并网系统的结构特点和运行原理;根据原理分析了光伏并网对电压偏差和功率因数的影响;通过分析原理及仿真数据对比介绍了分布式光伏引起的谐振风险以及谐波畸变情况。根据低压光伏台区实测数据以及仿真算例,分析了分布式光伏并网对电压偏差、电压波动、谐波电压等电能质量指标的影响,结果表明,光伏并网会引起电压波动、谐振、谐波等电能质量问题,因此在推进光伏并网的同时,既要考虑电能质量制约因素,又要考虑大规模光伏并网带来的消纳问题。     

整流型非线性负载下分布式电源控制策略

整流型非线性负载是当前主要的谐波污染源,为了解决其对分布式电源输出波形的影响,提出一种5,7次谐波补偿控制策略.通过抑制主要的5、7次谐波,达到控制分布式电源输出波形的目的.该策略也适用于平衡负载的情况.对提出的控制策略进行了仿真研究和实验验证,结果表明所提出的控制策略效果理想,能够为敏感性负荷提供良好的电力供应.     

光伏发电并网系统变步长MPPT及电压L控制策略仿真研究

对一个两级式结构光伏发电并网系统进行研究。该系统的前级Boost电路采用变步长MPPT实现最大功率点跟踪,后级逆变电路通过电压外环、电流内环的双闭环控制方式实现快速电网电压跟踪。利用MATLAB／Simulink仿真软件对该系统的变步长最大功率点跟踪方法及并网逆变器的控制策略进行了仿真验证,结果表明所采用的方法及策略是可行的、有效的,满足光伏发电对并网逆变器的要求。     

考虑负荷量测和光伏不确定性的主动配电网鲁棒电压控制

由于量测不足以及光伏发电出力的不确定性,主动配电网中的负荷和光伏发电出力难以准确估计,不考虑这些误差的电压优化控制策略无法保证系统的安全性。针对辐射状运行的配电网,文中首先介绍了基于支路潮流形式的主动配电网确定性电压优化控制模型。在此基础上,建立了考虑光伏发电和负荷不确定性的鲁棒电压控制模型。为了减小鲁棒电压控制模型的计算量,采用同步回代削减法对生成的大规模原始场景进行削减,可保证削减后场景具有很好的近似性。采用修改的IEEE 33节点算例系统进行算例分析,验证了该方法的鲁棒性和有效性。     

基于分布式光伏和ZIP负荷协同的系统频率控制方法

为挖掘未来高比例可再生能源电力系统中的各种频率调节资源,利用降压节能技术,提出了一种基于分布式光伏和ZIP负荷的“源-荷”协调的频率控制方法。通过ZIP负荷近区光伏的频率-无功下垂控制,实现了并网节点电压调整,间接控制了ZIP负荷的有功消耗,具备本地快速响应特性和灵活调节能力。改进的IEEE 14节点系统仿真算例结果验证了所提方法的有效性和优越性,为提升高比例可再生能源电力系统的频率调控能力提供了一种快速有效方法。