CN104882903A - 一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法 - Google Patents

一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述方法包括以下步骤：确定静态负荷信息，建立静态负荷模型；确定分布式电源输出功率；确定静态负荷电压设置值；追踪分布式电源输出功率。该方法通过调节电压改变负荷大小来追踪分布式电源出力，从而减小甚至消除分布式电源输出功率波动对电网的不良影响。该方法着力于电力系统的有功、无功联合优化，具有广阔的应用前景，并对电网的智能化发展有一定的指导意义。

Description

一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法
技术领域：
本发明涉及一种负荷控制方法，更具体涉及一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法。
背景技术：
随着经济社会的发展，世界各国对清洁能源的需求与日俱增，电力工业出现了由传统的集中供电模式向集中和分散相结合的供电模式过渡的趋势，分布式电源凭借其在环境保护、商业效益和国家政策等方面的优势在电力系统中的应用越来越广泛。分布式电源的应用避免了建设新输电线路和大型发电厂，因此它是一种提高电力系统可靠性的经济有效的手段，而且它利用可再生能源进行发电，缓解了能源危机并提高了能源安全。
分布式电源是指发电功率在几千瓦到几十兆瓦范围内分布在负荷附近的清洁环保发电设施，并且能够经济高效可靠地向电网提供电能。分布式电源有节能、环保、投资少等优点，但是随着分布式电源的渗透率不断提高，电网安全面临着巨大的挑战，包括电网电能质量、保护和稳定性等方面。分布式发电主要有风力发电、太阳能发电、生物质能发电等，其中主要的风机、光伏发电受外部环境影响较大，输出功率有明显的波动性，产生这些不良影响的一个重要原因是分布式电源输出功率的波动性和不可预期性。故需要提供一种方法针对分布式电源波动进行控制。
发明内容：
本发明的目的是提供一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，该方法实现了电网可调负荷和分布式电源之间的协调控制，减小甚至消除分布式电源输出功率波动对电网的影响。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述方法包括以下步骤：
(1)确定静态负荷信息并建立静态负荷模型；
(2)确定分布式电源输出功率；
(3)确定静态负荷电压设置值；
(4)追踪分布式电源输出功率。
本发明提供的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述步骤(1)中的静态负荷为配电网中的居民负荷；所述静态负荷信息包括静态负荷值、恒阻抗负荷所占比重和恒电流负荷所占比重。
本发明提供的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述步骤(1)中模型为：
P = P n ( A p ( U / U 0 ) 2 + B p ( U / U 0 ) + C p ) Q = Q n ( A Q ( U / U 0 ) 2 + B Q ( U / U 0 ) + C Q ) A p + B p + C p = 1 A Q + B Q + C Q = 1 - - - ( 1 )
其中，P、Q分别为有功功率和无功功率；Pn、Qn、U0分别为基准点稳态运行时负荷有功功率、无功功率、母线电压幅值；AP、BP、CP、AQ、BQ、CQ分别为电压特性参数；U为系统负荷侧实际电压值。
本发明提供的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述步骤(2)中的输出功率根据测量实际分布式电源的出力确定。
本发明提供的另一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述步骤(3)中的电压设置值是以电力系统中的调控中心根据所述步骤(1)和步骤(2)确定的。
本发明提供的再一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述电压设置值通过下式(2)确定：
U s = - B p + B p 2 - 4 A p ( C p - P n + ΔP P n ) 2 A p U 0 - - - ( 2 )
其中，Pn为基准点稳态运行时负荷有功功率；ΔP为测得分布式电源功率波动量；AP、BP、CP为电压特性参数；U0为母线电压幅值。
本发明提供的又一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述电力系统电压值通过电网中的调压器调节为所述电压设置值。
本发明提供的又一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述调节过程包括电压调压和功率因数调节。
本发明提供的又一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述电压调节的过程为：
确定变电所电压V0与负荷侧最小电压Vend间的压降Vd；
通过压降Vd确定所述调节器电压带宽Vbw；
根据所述电压设置值Vset和所述电压Vend比较选择抽头动作；
当Vend<Vset-Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动上升；
当Vend>Vset+Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动下降。
本发明提供的又一优选的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，所述功率因数调节过程为：
根据期望功率因数ds_pf和实际功率因数cur_pf判断无功缺额或超出量；
根据变电所中的各电容当前状态和大小判断电容器投切；
缺少无功功率时投入满足条件的最大电容；无功功率过多时切除满足条件的最小电容。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明实现了电网可调负荷和分布式电源之间的协调控制，减小甚至消除分布式电源输出功率波动对电网的影响；
2、本发明能够建造配电网中居民用电设备的精细化模型，并基于此模型进行实时仿真分析；
3、本发明具备可扩展性。可根据不同配电网中实际负荷构成及其大小，自行改变系统模型构成；
4、本发明实现负荷追踪分布式电源输出功率的效果，并为其广泛应用提供了指导；
5、本发明的电压调节是在用户可接受范围内进行的，通常不超过额定电压的5％，因此该方法未对用户的用电需求产生影响；
6、本发明着力于电力系统的有功、无功联合优化，具有广阔的应用前景，并对电网的智能化发展有一定的指导意义。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的电压/无功控制中电压调节流程图；
图3为本发明的电压/无功控制中功率因数调节流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-3所示，本例的发明平抑分布式电源波动的负荷控制方法包括以下步骤：
(1)确定静态负荷信息，建立静态负荷模型；
(2)确定分布式电源输出功率；
(3)确定静态负荷电压设置值；
(4)追踪分布式电源输出功率。
所述步骤(1)中的静态负荷为配电网中的居民负荷；所述静态负荷信息包括静态负荷值、恒阻抗负荷所占比重和恒电流负荷所占比重，建立起静态负荷的模型。
所述步骤(1)中模型为：
P = P n ( A p ( U / U 0 ) 2 + B p ( U / U 0 ) + C p ) Q = Q n ( A Q ( U / U 0 ) 2 + B Q ( U / U 0 ) + C Q ) A p + B p + C p = 1 A Q + B Q + C Q = 1 - - - ( 1 )
其中，P、Q分别为有功功率和无功功率；Pn、Qn、U0分别为基准点稳态运行时负荷有功功率、无功功率、母线电压幅值；AP、BP、CP、AQ、BQ、CQ分别为电压特性参数；U是系统负荷侧实际电压值。由上式可知，通过调节电压值，能够改变负荷消耗的有功和无功功率大小，居民负荷的静态负荷模型描述了负荷有功、无功功率随母线电压和系统频率缓慢变化而变化的规律，其中系统频率变化很小可忽略不计，只考虑负荷电压特性。其中的恒阻抗和恒电流负荷部分，分别与电压大小成平方和正比例关系，即负荷侧电压改变时恒阻抗负荷和恒电流负荷都会随电压相应地变化，这是静态负荷电压特性。称这些可随电压变化的负荷为可调负荷，常见的可调负荷有白炽灯、电炉、烤箱等。
所述步骤(2)中的输出功率根据测量实际分布式电源的出力确定。
电力系统中的调控中心根据所述步骤(1)中的ZIP负荷信息和步骤(2)中的分布式电源输出功率计算出ZIP负荷所述步骤(3)中的电压设置值。
所述电压设置值通过下式(2)确定：
U s = - B p + B p 2 - 4 A p ( C p - P n + &Delta;P P n ) 2 A p U 0 - - - ( 2 )
其中，Pn为基准点稳态运行时负荷有功功率；ΔP为测得分布式电源功率波动量；AP、BP、CP为电压特性参数；U0为母线电压幅值。
在含有分布式电源的配电网中，可在分布式电源输出功率增加/减少时合理调节系统电压值改变恒阻抗和恒电流负荷消耗电能，从而使负荷能够追踪分布式电源出力来减小分布式电源输出功率波动对电网的影响。
所述电力系统电压值通过点电网中的调压器调节为所述电压设置值。
所述调节过程包括电压调压和功率因数调节。
所述电压调节的过程为：
确定变电所电压V0与负荷侧最小电压Vend间的压降Vd；
通过压降Vd确定所述调节器电压带宽Vbw；
根据所述电压设置值Vset和所述电压Vend比较选择抽头动作；
当Vend<Vset-Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动上升；
当Vend>Vset+Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动下降。
所述功率因数调节过程为：
根据期望功率因数ds_pf和实际功率因数cur_pf判断无功缺额或超出量；
根据变电所中的各电容当前状态和大小判断电容器投切；
缺少无功功率时投入满足条件的最大电容；无功功率过多时切除满足条件的最小电容。
当分布式电源输出供给系统可调负荷时，电网控制中心根据分布式电源出力调节系统电压，可实现负荷调节对分布式电源出力的追踪，从而减小甚至消除分布式电源对电网的影响，同时电压调节是在用户可接受范围内进行的，通常不超过额定电压的5％，因此该方法未对用户的用电需求产生影响。调压器根据电压设置值自动改变系统电压，从而使居民可调负荷追踪分布式电源输出功率变化。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)确定静态负荷信息并建立静态负荷模型；
(2)确定分布式电源输出功率；
(3)确定静态负荷电压设置值；
(4)追踪分布式电源输出功率。
2.如权利要求1所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的静态负荷为配电网中的居民负荷；所述静态负荷信息包括静态负荷值、恒阻抗负荷所占比重和恒电流负荷所占比重。
3.如权利要求2所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中模型为：
P = P n ( A p ( U / U 0 ) 2 + B p ( U / U 0 ) + C p ) Q = Q n ( A Q ( U / U 0 ) 2 + B Q ( U / U 0 ) + C Q ) A p + B p + C p = 1 A Q + B Q + C Q = 1 - - - ( 1 )
其中，P、Q分别为有功功率和无功功率；Pn、Qn、U0分别为基准点稳态运行时负荷有功功率、无功功率、母线电压幅值；AP、BP、CP、AQ、BQ、CQ分别为电压特性参数；U为电力系统负荷侧实际电压值。
4.如权利要求2所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中的输出功率根据测量实际分布式电源的出力确定。
5.如权利要求4所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中的电压设置值是以电力系统中的调控中心根据所述步骤(1)和步骤(2)确定的。
6.如权利要求5所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述电压设置值通过下式(2)确定：
U s = - B p + B p 2 - 4 A p ( C p - P n + &Delta;P P n ) 2 A p U 0 - - - ( 2 )
其中，Pn为基准点稳态运行时负荷有功功率；ΔP为测得分布式电源功率波动量；AP、BP、CP为电压特性参数；U0为母线电压幅值。
7.如权利要求5所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述电力系统电压值通过电网中的调压器调节为所述电压设置值。
8.如权利要求7所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述调节过程包括电压调压和功率因数调节。
9.如权利要求8所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述电压调节的过程为：
确定变电所电压V0与负荷侧最小电压Vend间的压降Vd；
通过压降Vd确定所述调节器电压带宽Vbw；
根据所述电压设置值Vset和所述电压Vend比较选择抽头动作；
当Vend<Vset-Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动上升；
当Vend>Vset+Vbw，所述调压器的内部抽头位置自动下降。
10.如权利要求8所述的一种平抑分布式电源波动的负荷控制方法，其特征在于：所述功率因数调节过程为：
根据期望功率因数ds_pf和实际功率因数cur_pf判断无功缺额或超出量；
根据变电所中的各电容当前状态和大小判断电容器投切；
缺少无功功率时投入满足条件的最大电容；无功功率过多时切除满足条件的最小电容。
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