低压配电网中分布式光储系统的电压协调控制策略

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随着经济的迅猛发展,能源短缺已成为当前各国面临的严峻问题,极大程度的推动了可再生能源发电的研究及发展。其中光伏发电,因太阳能具有能量转换过程简单、太阳能可再生等特点,在众多可再生能源发电中占有十分重要的地位。又由于户用分布式光伏的优点有:就地开发建设、就地消纳利用,所以户用分布式光伏是目前双碳大背景下光伏发电发展的重要方向。不仅可以解决用地制约问题,助力双碳目标的实现,也可以充分调动个人积极性,助力乡村振兴。然而大规模的户用分布式光伏并入低压配电网后,给配网电压带来诸多不利影响,其中电压越限问题亟待解决。针对户用分布式光伏并网后所引起的电压越限问题,有必要先对其并入低压配网的电压控制需求进行分析研究。具体本文通过对比分析光伏的出力特性及居民负荷特性,并分析户用光伏并网后引起电压变化机理,考虑到光伏电源的接入位置、接入容量、接入数量均会在不同程度上影响到配网电压,设置算例条件分不同场景进行算例分析。由于户用光伏出力及居民负荷特性在时间上的不匹配性,会出现正午光伏出力过剩而轻负荷情况下,电压越上限问题;以及夜间光伏出力为0而重负荷情况下,电压越下限问题。由此可以得出针对于大规模的户用分布式光伏并网确实会在不同程度上给配网电压带来电压越限的问题,为后续电压控制策略的设计奠定基础。充分考虑到调压的经济性,面对电压越限的问题,首先考虑利用并入的户用光伏本身的光伏逆变器剩余容量进行电压调节,本文提出了一种基于光伏逆变器剩余容量的电压控制策略。在电压越上限时,光伏逆变器输出感性无功功率来降低配网电压,非必要情况下不衰减有功功率调压;在电压越下限时,有功功率始终工作在MPPT模式下,光伏逆变器输出容性无功功率。确定两级式三相光伏系统的并网拓扑结构后,利用Simulink进行模型的搭建,最后设置算例条件进行算例分析,得到本文所提电压控制策略的有效性及优越性。与此同时,在算例结果中,涉及到逆变器剩余容量是否充足的问题。若逆变器的剩余容量用尽而电压越限问题仍然存在,这就需要接着考虑用何种手段来继续调压。在目前双碳的大背景下,“新能源+储能”的组合发展迅速。由此考虑在用户侧引入分布式储能来继续光伏逆变器剩余容量用尽后,电压越限的问题仍然存在。本文提出了一种基于逆变器及分布式储能相协调的电压控制策略,即配网出现电压越限,率先进入到光伏逆变器剩余容量调压阶段;若剩余容量用尽,而此时电压越限问题仍存在,则进入到储能的基于一致性算法的调压阶段,二者进行电压的协调控制。在上述光伏系统并网模型的基础上,再次利用Simulink进行分布式光储系统的模型搭建,最后设置算例条件进行算例分析,得到本文所提电压协调控制策略的有效性。
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