考虑微电网调压作用的主动配电网无功优化协同配置

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在智能电网建设向分布式电源(Distributed Generation,DG)领域全面发力的背景下,DG出力的不确定性给系统带来了电压质量、稳定性等问题,而主动配电网技术(Active Distribution Network,ADN)就成为了支撑高比例可再生能源高效并网运行及提升系统安全稳定性的关键。当前,鲜有文献研究微电网对ADN的主动电压支撑,随着ADN中微电网数量的逐渐增多,微电网中各DG并网变流器容量的逐渐增大,控制微电网为ADN提供更好的主动电压支撑,对提升区域电压综合控制水平和降低主动配电网中高性能调压装置的建设成本具有重要的现实意义。为了挖掘微电网在主动配电网中的电压支撑潜力,本文提出了一种考虑微电网调压下主动配电网无功优化协同配置的思路、模型和方案。首先,明确了主动配电网中微电网参与调压的区域,基于微电网接入对节点电压影响的差异性,利用聚类算法对各节点电压变化量进行聚类,得到了不同的电压分区。其次,探究了微电网在其调压区域内的调压方案,基于微电网并网点功率交互的可控性,提出了考虑微电网调压作用的主动配电网多目标优化调度模型,得到了考虑微电网运行成本、主动配电网电压偏差和网损最小化下的日前并网点功率优化调度方案。最后,当微电网出力达到上限时,将仍存在电压偏差问题的区域及非微电网调压区域归为配电网无功补偿调压区域,基于主动配电网对传统调压设备(电容器、静止同步补偿器)的控制,建立了考虑微电网调压作用下的主动配电网无功优化协同配置模型,在考虑主动配电网的动静态无功补偿装置投资、维护、运行及网损费用最小化约束下,实现了微电网参与调压的配电网无功优化配置方案。鉴于微电网参与主动配电网电压调节涉及到微电网与主动配电网之间的功率交互对主动配电网潮流变化的影响,基于微电网接入对主动配电网中各节点电压变化量影响的差异性,用聚类算法将电压变化量相似的节点分为一个区域。在含有微电网的区域中,节点电压变化量的相似性,间接的表征了并网点和区域内其它节点在电气距离上的接近程度,通过调节微电网向公共连接点(Points of Common Connection,PCC)注入的功率,可以对与PCC点电气距离接近的节点产生调压作用,说明了微电网参与主动配电网调压的可行性。鉴于微电网和主动配电网属于两个不同的利益主体,为了兼顾微电网运行经济性和主动配电网调压的诉求,建立了考虑微电网调压作用的主动配电网多目标日前优化调度模型,与以往研究不同的是,没有仅将微电网当作主动配电网中安装在PCC点处的可控功率源,由主动配电网调压需求来控制该功率源的出力,还考虑了微电网内部负荷变化情况下的各微源出力调度经济性,由优化时段内微电网内部的功率平衡情况和运行成本来决定微电网与主动配电网的功率交互,此时,微电网可以是PCC点处的可控功率源,向主动配电网提供功率,也可以是PCC点处的负荷,由主动配电网提供功率,所以,该优化调度模型的求解结果,除了可以给出满足配电网调压需求的PCC点处功率调度计划外,还可以给出满足微电网运行经济性的微源出力调度计划,更符合微电网在主动配电网中的实际运行情况。鉴于微电网参与主动配电网调压涉及到微电网调压与主动配电网中其它调压设备的协调优化问题,建立了考虑微电网调压作用下的主动配电网无功优化协同配置模型。研究特色在于,主动配电网中的调压设备不仅根据负荷变化进行协调配合,还计及微电网与主动配电网的功率交互,基于日前PCC功率调度方案和负荷时变数据,以5min为优化时间粒度,实时滚动调控不同响应速率无功设备间的协调配合,在提升区域电压综合控制水平的同时,发挥微电网良好的调压能力来降低主动配电网中高性能调压装置的建设成本。本文挖掘微电网对主动配电网电压支撑的潜力,实现了主动配电网中微电网调压与主动配电网无功补偿的协调配合,有效提升了区域电压综合控制水平。本文提出的模型和方法为微电网调压能力的研究和运用提供一种基本思路和方案。
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