分布式光伏管控平台的设计与实现

在“双碳”和新型电力系统建设背景下,分布式光伏接入比例不断提高,对配电网电压、调度运行及调峰等环节造成强烈冲击。本文设计包含感知层、平台层、应用层三层架构体系的分布式光伏管控平台,以及小容量居民光伏和大容量工商业分布式光伏本地和远程通信方案,并研究分布式光伏采集模型的构建、多源数据融合估计、面向分布式光伏的有功、无功功率优化控制等关键技术,实现了对小容量居民光伏的可观可测和对大容量工商业分布式光伏的可观可测可调可控。平台在天津滨海地区进行了技术验证,效果良好。     

基于回归算法修正的分布式光伏弃限电量统计方法

随着电力系统新能源占比越来越高,分布式光伏逐渐参与调峰任务,弃限电量正确统计成为了事关双碳战略推进与用户电价补贴的重要课题。针对调峰后分布式光伏弃限电量难以正确统计的问题,提出了一种基于回归算法修正的分布式光伏弃限电量统计方法,在分析总结分布式光伏样板机法的基础上,加入分布式光伏历史曲线信息,建立基于回归算法修正的分布式光伏弃限电量统计模型。该方法相比于样板机法能够更地好适应外部环境的变化,相比于测光法能更好地利用当下的样板机光伏数据,可以实现分布式光伏调峰后弃限电量的更精准统计,为分布式光伏的规划管理和投资建设提供参考。     

含储能的分布式光伏并网系统对配电网调峰的研究

针对配电网负荷需求变化引起的电力峰谷问题,本文研究了含储能的分布式光伏并网系统对配电网削峰填谷的控制策略,设计了两级式微型逆变系统,提出了基于并网点电压补偿的调峰控制策略。同时为保证光伏并网系统高效运行,提出了分段运行模式。并对整个系统进行了参数设计和仿真,验证了光伏并网系统加入储能装置进行调峰控制的可行性,有效解决了调峰问题,以保持电网稳定运行,为储能系统用于配电网调峰的研究应用提供了技术参考。     

考虑削峰填谷的分布式电源集群协同控制方法

针对大规模分布式光伏并网导致的主网调峰压力以及通信难度增大的问题,提出一种考虑削峰填谷的分布式电源集群协同控制方法。首先,以系统运行成本和净负荷方差最小为目标,联合分布式光伏和储能设备等配网侧可调资源,构建分布式电源削峰填谷模型;然后,基于集群的边界耦合关系,提出集群分区解耦机制;最后,采用一致性交替方向乘子法（ADMM）对各集群优化模型进行并行求解。仿真结果表明,所提方法在保证配电网运行经济性的同时,能有效平抑净负荷峰谷差,缓解主网调峰压力。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

基于空间相关性的分布式光伏实用化功率预测及误差分析

低压接入的分布式光伏容量激增,其出力随机性对调度部门的负荷预测以及电网安全运行带来严峻挑战。提出一种适用于低压接入的分布式光伏功率预测方法,首先基于空间相关性原理为分布式光伏匹配集中式光伏电站作为功率预测参照,通过日发电量数据建立二者的出力关系,推算分布式光伏在运容量;随后利用参照电站的功率预测值对分布式光伏的功率预测进行初步推算;定义分布式光伏容量折算系数,详细推导出该方法的3类误差来源,提出一种基于分时电量比的误差修正策略。以张家口地区分布式光伏为例,验证了修正后的功率预测方法具有较好的预测精度。     

两项分布式光伏专用电网装置投运

为支持分布式电源发展,2013年以来,国网运检部组织制定了《分布式光伏专用低压反孤岛装置技术规范》、《分布式光伏并网专用低压断路器技术规范》和《分布式光伏并网专用低压断路器检测规程》三项技术标准。在此基础上,国网运检部组织国网电科院、中国电科院、国网浙江电力等单位成功研制了国内首套分布式光伏专用低压反孤岛装置和低压断路器,并于2013年4月下旬在浙江杭州、嘉兴挂网试运行。     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。     

特约主编寄语

我国光伏资源丰富、分布广泛。高渗透率分布式光伏接入模式具有较高的灵活性，能够实现就近式负荷供电，在配电网中的应用潜力巨大。大规模分布式光伏的接入有利于整合资源实现集约开发、削减电力尖峰负荷、节约优化配电网投资、引导居民绿色能源消费，但也给配电网造成了巨大冲击。为了保障分布式光伏安全接入与高效消纳，配电网稳定、低碳运行，用户可靠、经济用电，亟须开展新型配电网网架规划设计及安全性评估、光伏并网稳定控制与系统优化、源网荷储协同自治运行、含高渗透率分布式光伏的配电网数字化转型升级及电力市场机制创新等研究，推进高渗透率分布式光伏试点应用落地，加快实现能源结构清洁绿色转型。     

基于智能负载的光伏并网电压和频率稳定方法研究

将电力弹簧与非关键负载结合形成智能负载后,应用于分布式光伏并网系统中,以平抑入网造成的电压波动与频率偏差。首先分析了SL的工作原理,同时提出一种抑制电压与频率波动的控制方法,然后在Matlab/Simulink仿真平台中搭建含分布式光伏并网的低压馈电系统,在光伏出力波动的条件下仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,智能负载能够有效平抑分布式光伏并网引起的电压和频率波动。     

分布式光伏并网对配电网的影响及解决措施

阐述了分布式电源的发展、分布式光伏发电的并网要求,分析了中国北方某地区的光伏发电系统有功变化规律及该地区负荷变化规律,指出了分布式光伏发电并网对该配电网的影响,并给出了在电能质量、电网运行控制和孤岛效应方面的应对措施,充分发挥分布式电源的优势,避免对配电网的安全稳定运行造成危害,实现配电网与分布式光伏发电的协调发展。     

基于分布式光伏发电的微网控制方案研究

以某分布式光伏微网为研究对象,对其控制需求和实现功能进行了理论分析,建立了基于储能自动充放电技术的光伏微网模型,并对分布式光伏微网的离网/并网模式的安稳自动控制方法进行了深入研究.通过仿真测试和现场应用,验证了该控制方案的可行性和正确性,可有效解决某地分布式光伏微网发展中存在的控制难题.     

考虑分布式光伏的低压台区线损异常辨识方法

低压配电网线损异常的辨识一直以来都非常困难,分布式光伏大量接入配电网,改变了配电网的潮流分布,更加大了低压配电网线损异常的辨识难度。提出了一种针对分布式光伏接入台区线损异常的辨识方法。首先对分布式光伏接入台区开展光伏出力等因素与线损率的灰色关联度计算,找寻光伏相关因素与线损率关联性。其次根据关联性的强弱选择合适的指标进行k-means聚类,并依据聚类结果进行离群点检测,判断台区是否有线损异常的可能性。最后通过对离群点所在簇进行时间离散度分析,得出台区的异常系数,根据异常系数进行线损异常判断。通过对含分布式光伏的典型台区进行验证分析,结果表明：该方法能够有效辨识分布式光伏接入台区的线损是否异常。     

分布式光伏电源与配电网协调控制策略研究

针对分布式光伏电源的消纳问题和接入中低压配电网引起的配电网安全运行问题,研究了分布式光伏电源的模型及控制机制,并对配电网电压的控制方法进行了分析;在此基础上,提出了一种分布式光伏电源有功-无功解耦和对配电网电压分区控制的协调控制策略;最后在DigSilent软件平台上搭建了含分布式光伏电源的IEEE33节点配电网模型对策略进行了仿真验证。该策略对提高分布式光伏电源的消纳能力,保证配电网的安全运行,有一定的参考价值。     

满足电能质量限值的分布式光伏极限峰值容量计算

随着分布式光伏在中低压配电网分散性大量接入,配电网电能质量问题日益突出,配电网馈线可接入分布式光伏极限容量成为了焦点问题。文中探求分布式光伏接入中低压配电网对电能质量的影响因素和影响程度,提出了基于电流注入法满足电能质量限值的极限峰值容量优化计算模型。该模型以多个电能质量指标的国家标准作为优化限值约束,对新建或扩容等多种情况均能有效给出分布式电源接入极限峰值容量。通过IEEE 33节点系统和实际配电网LCX系统的算例分析,验证了模型计算结果的有效性和实用性。针对10kV典型线路,依据不同分区的不同线型给出了满足电能质量限值的分布式光伏安全可接入极限容量,为供电企业校核分布式光伏接入并网申请时提供参考。     

低压配电网分布式光伏接纳能力分析

分布式光伏的并网和利用是应对当前能源和环境危机的重要方式,高比例分布式光伏接入所导致的电压越限是制约配电网接纳分布式光伏的重要因素之一。以提高配电网对分布式光伏的接纳量为首要目标,考虑多电压等级配电网的配合,提出利用中压主动配电网的调控能力,通过中低压配电网的相互影响缓解低压配电网调压手段缺乏,提升低压配电网接纳分布式光伏能力的方法:首先考虑配电网中分布式光伏和负荷出力的时序性,根据季节和天气构建12种场景,对配电网进行一年的时序全过程模拟。然后建立10 kV中压主动配电网优化运行模型和380 V辐射型低压配电网分布式光伏选址定容模型。仿真结果表明所提方法可以提高低压配电网接纳分布式光伏的能力。除此之外,进一步分析了分布式光伏接入和调压对中压主动配电网电压的影响,以及低压配电网中负荷对接纳分布式光伏和调压方式的影响。     

分布式光伏上网电价国际经验及其对我国的启示

基于国内外分布式光伏发展现状,分析德国、日本和美国具有代表性的分布式光伏上网电价策略,针对我国分布式光伏并网存在的障碍,提出合理的分布式光伏上网电价政策建议.     

分布式光伏-储能系统的经济性评估及发展建议

基于目前中国分布式光伏政策及储能发展现状,对分布式光伏系统和分布式光伏-储能系统2类系统在中国发展的经济性进行了评估,并基于评估结果,为促进其发展提出了建议。给定分布式光伏-储能系统结构和运行方式,建立了经济模型;以天津市光照条件为例给出光伏系统年出力曲线,区分分布式光伏系统和分布式光伏-储能系统这2类系统,在单一电价模式下以及分布式光伏系统分时电价模式下,对2类负荷特性不同的用户的经济性进行评估和比较,发现光伏系统和储能成本、电价模式及负荷特性均是影响用户安装光伏-储能系统的经济性的重要因素,不同用户适合安装的系统类型不同;建议从降低系统成本、实施分时电价和对用户分类等3个角度,推广和发展分布式光伏-储能系统。     

分布式光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制

目前广泛应用的光伏并网逆变器不具备有利于维持电力系统稳定的惯性与阻尼,所以基于电力系统机电暂态理论对光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制策略进行研究具有重大意义。利用同步发电机二阶数学模型构建虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)本体模型,根据同步发电机有功功率平衡与频率调整控制理论以及无功功率平衡与电压调整控制理论分别设计了VSG功频控制器与励磁控制器。在MATLAB/Simulink仿真平台建立分布式光伏逆变器的VSG控制系统仿真模型,仿真结果表明,当负载发生变化时,基于VSG控制的分布式光伏逆变器具有良好的动态调节特性与稳定性。     

配电网低压反孤岛装置设计原理及参数计算

针对分布式光伏发电接入配电网发生孤岛效应对电力检修人员现场安全作业的影响,设计了一种应用于220 V/380 V配电网中的低压反孤岛装置。装置基于光伏发电的孤岛运行机理和防孤岛保护策略,通过破坏分布式光伏发电孤岛运行的条件,实现反孤岛功能。提出了3种类型(阻性、感性、容性)低压反孤岛装置的设计原理,结合工程实际,计算了系列化低压反孤岛装置设计参数。通过试验对设计原理进行了验证和分析,通过比较不同类型低压反孤岛装置的试验结果和负载特性,建议低压反孤岛装置优先选用电阻型扰动负载。