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随着大量分布式光伏接入配电网,光伏出力的随机性及间歇性大大增加了配电网的控制难度。由于传统配电网缺乏有效调控手段,其内部光伏功率的快速变化易导致配电网下网点功率剧烈波动,给主网调控带来了巨大挑战,同时也是当前配电网中分布式光伏就地消纳能力提升的一个瓶颈。另一方面,随着配电网相量测量单元等高级量测装置,以及智能软开关、动态电压调节器(dynamic voltage regulator,DVR)等电力电子化调控设备在配电网中的大量应用,配电网的可观性和可控性也得到了巨大的提升。因此,深度挖掘配电网内尤其是负荷侧功率的连续调节能力,并通过源荷跟踪实现对下网点功率波动的平抑,是提高分布式光伏就地消纳能力的重要研究思路。
针对现有控制手段无法实现对负荷功率连续且快速调节的现状,提出了一种基于DVR调节的配电网馈线级负荷功率控制方法。首先基于馈线级负荷的电压-有功耦合特性,从理论和现场角度分析了负荷功率的可控能力;选择DVR为馈线调压设备,并搭建了DVR的双功率注入等效模型;提出了一种基于台区负荷属性计算电压-有功耦合系数的方法;最后通过在现场搭建测试平台,验证了DVR控制电压和馈线负荷功率的效果,并根据电压和功率实测数据验证了所提出计算耦合系数方法的准确性。
针对现有单时间尺度控制策略未考虑网侧运行状态以及无法充分利用调度资源的问题,提出了基于预调度-实时控制框架的配电网源荷跟踪控制方法。预调度阶段,首先根据光伏和负荷预测值确定DVR启停策略,并以功率波动量、负荷调节量以及网损为目标函数,建立了含DVR的配电网日内优化模型,其中运用场景法对光伏随机性处理,从而实现对下网点功率最优值的求解;实时控制阶段,结合预调度结果并基于模型预测控制算法,滚动优化求解DVR的调压量。最终在IEEE33配电网下验证了控制算法的平抑效果,并通过对比实验突出了其在高光伏渗透率场景下的有效性与经济性。
针对MATLAB等纯数学求解软件无法充分还原现场设备及电网真实运行状态的问题,搭建了硬件在环仿真平台对所提方法进行了验证,并开发了控制软件,实现了现场应用。在实验室环境下,通过实时数字仿真器、配电网相量测量单元(distribution phasor measurement unit, DPMU)、控制主站等硬件设备搭建硬件在环仿真平台,平台高比例还原了现场环境,通过生成不同光伏场景验证了源荷跟踪控制效果。选择广州市某配网为实验区域,在原有配网基础上增装DVR和D-PMU等装置从而使其具备了实施源荷跟踪的功能,将控制软件植入主站并长期在实际配网中运行,通过对现场数据进行分析,验证了源荷跟踪算法的现场适用性。
针对现有控制手段无法实现对负荷功率连续且快速调节的现状,提出了一种基于DVR调节的配电网馈线级负荷功率控制方法。首先基于馈线级负荷的电压-有功耦合特性,从理论和现场角度分析了负荷功率的可控能力;选择DVR为馈线调压设备,并搭建了DVR的双功率注入等效模型;提出了一种基于台区负荷属性计算电压-有功耦合系数的方法;最后通过在现场搭建测试平台,验证了DVR控制电压和馈线负荷功率的效果,并根据电压和功率实测数据验证了所提出计算耦合系数方法的准确性。
针对现有单时间尺度控制策略未考虑网侧运行状态以及无法充分利用调度资源的问题,提出了基于预调度-实时控制框架的配电网源荷跟踪控制方法。预调度阶段,首先根据光伏和负荷预测值确定DVR启停策略,并以功率波动量、负荷调节量以及网损为目标函数,建立了含DVR的配电网日内优化模型,其中运用场景法对光伏随机性处理,从而实现对下网点功率最优值的求解;实时控制阶段,结合预调度结果并基于模型预测控制算法,滚动优化求解DVR的调压量。最终在IEEE33配电网下验证了控制算法的平抑效果,并通过对比实验突出了其在高光伏渗透率场景下的有效性与经济性。
针对MATLAB等纯数学求解软件无法充分还原现场设备及电网真实运行状态的问题,搭建了硬件在环仿真平台对所提方法进行了验证,并开发了控制软件,实现了现场应用。在实验室环境下,通过实时数字仿真器、配电网相量测量单元(distribution phasor measurement unit, DPMU)、控制主站等硬件设备搭建硬件在环仿真平台,平台高比例还原了现场环境,通过生成不同光伏场景验证了源荷跟踪控制效果。选择广州市某配网为实验区域,在原有配网基础上增装DVR和D-PMU等装置从而使其具备了实施源荷跟踪的功能,将控制软件植入主站并长期在实际配网中运行,通过对现场数据进行分析,验证了源荷跟踪算法的现场适用性。