CN111082429A - 一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略 - Google Patents

一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，属于电力技术领域。包括：搭建配电网拓扑结构图及收集负荷、光伏出力信息；通过实时潮流计算获取光伏并网点电压信息，根据电压幅值对节点电压进行分区；按照设定的无功功率调控策略调节逆变器的无功功率输出，对配电网进行无功补偿；若逆变器无功调节能力达到上限后仍存在电压越限情况，则实施有功功率调控策略，通过动态最优潮流对配电网节点电压和分布式光伏发电量进行管理，保证电压不越限。因此采用本发明提供的控制策略，能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时，较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。

Description

一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略
技术领域
本发明属于电力技术领域，涉及一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略。
背景技术
随着全球能源格局的调整，我国逐步开启了能源转型的道路，以太阳能、风能为代表的可再生能源成为人类可持续发展的重要选择。由于政策、电价、消纳等多方面因素，光伏发电正逐渐由大型集中式并网朝着大规模分布式并网方向发展，分布式光伏接入配电网可以避免传统远距离输电的建设投资与功率损耗，能够实现能源的就地消纳。但在大量分布式光伏并网后，整个配电系统将由传统的单向辐射状网络变成多电源网络，从而引起系统潮流及电压分布的变化；同时，由于典型居民负荷与光伏出力的高峰时段往往不匹配，造成配电网在强光照时段容易出现功率倒送引发电压越上限风险，而负荷高峰时段又容易面临电压越下限风险，还会增加线路网损，影响到光伏及配电网系统的正常运行。
因此，需要开发一种含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略，能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时，较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。。
发明内容
本发明专利的目的是提出一种兼顾光伏利用效率和经济性的配电网电压控制策略，一方面能够解决配电网电压越限问题，使电压趋于理想范围；另一方面能够保证系统运行的经济性，减小不必要的弃光。
本发明所采用的技术方案是，含分布式光伏发电的中压配电网电压控制策略，具体步骤如下：
步骤S1：搭建配电网拓扑结构图，收集负载、光伏出力信息；
步骤S2：通过配电网实时潮流计算获取光伏并网点电压Un；
步骤S3：根据Un的幅值对光伏并网点电压进行分区，按照设定的无功功率调控策略控制逆变器发出的无功功率，若Un<Umax，即节点电压不存在越限情况，则跳转至步骤S5，否则继续执行步骤S4；
所述分区方式、无功功率调控策略计算方式如下：
Figure BDA0002362442800000021
Figure BDA0002362442800000022
其中，Umax、Umin分别为配电网安全运行允许的电压上下限，U1、U2为电压分区后的边界值，C为逆变器输出的最小功率因数值；k1,k2,k3,k4,k5均为无功调节系数；
Figure BDA0002362442800000024
为实施无功功率调控策略后的第n个逆变器运行功率因数值；Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，即当前发电量；Qn为节点n处光伏逆变器通过计算后得出的应发无功功率；
步骤S4：配置每个光伏的削减系数，确定配电网安全经济运行的约束条件，并以所有光伏系统有功功率削减量最小为目标实施有功功率调节策略，通过动态最优潮流对配电网节点电压和分布式光伏发电量进行管理；
所述有功功率调控策略是通过最小化目标函数fmin来尽可能减少有功削减，目标函数如下：
fmin＝x1P1,cut+x2P2,cut+.....xnPn,cut (3)
其中，Pn,cut是第n个光伏的有功削减量；xn为第n个光伏的削减系数；
所述有功功率调控策略的约束条件如下：
(a)功率平衡方程：
Figure BDA0002362442800000023
其中，Pload,Ploss,Pn,PV,Pgrid分别是配电网的负载有功功率、总有功损耗、第n个光伏逆变器的有功功率输出、电网输出的有功功率；Qload,Qloss,Qn,PV,Qgrid分别是配电网的负载无功功功率、总无功损耗、第n个光伏逆变器的无功功率输出、电网输出的无功功率；
(b)光伏有功功率输出限制：
Pn,MPPT＝Pn,cut+Pn,PV (5)
其中，Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV实际发电量，Pn,cut为第n个PV的有功削减量；
(c)电压安全限制：
Umin≤Un≤Umax (6)
其中，Umax为配电网安全运行允许的电压上限，Umin为配电网安全运行允许的电压下限；
(c)光伏运行功率因数限制：
Figure BDA0002362442800000031
其中，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的有功功率，Qn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的无功功率，C为逆变器输出的最小功率因数值；
步骤S5：将逆变器输出的无功输出值Qn,pv、有功输出值Pn,pv送回逆变器控制器；
进一步地，步骤S4所述公式(1)中的无功调节系数k1,k2,k3,k4,k5根据不同的线路情况(如线路容量)和用户实际需求进行配置；
进一步地，步骤S5所述公式(3)中的光伏削减系数xn配置为该光伏的单位发电成本；
本发明的有益效果是，提出了一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，能够在兼顾光伏利用效率和经济性的同时，较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略的实施流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，如图1所示，具体步骤如下：
步骤S1：搭建配电网拓扑结构图，收集负载、光伏出力信息；
步骤S2：通过配电网实时潮流计算获取光伏并网点电压Un；
步骤S3：根据Un的幅值对光伏并网点电压进行分区，根据不同的线路情况(如线路容量)和用户实际需求配置无功调节系数k1,k2,k3,k4,k5，按照设定的无功功率调控策略控制逆变器发出的无功功率，若Un<Umax，即节点电压不存在越限情况，则跳转至步骤S5，否则继续执行步骤S4；
所述分区方式、无功功率调控策略计算方式如下：
Figure BDA0002362442800000041
Figure BDA0002362442800000042
其中，Umax、Umin分别为配电网安全运行允许的电压上下限，U1、U2为电压分区后的边界值，C为逆变器输出的最小功率因数值；k1,k2,k3,k4,k5均为无功调节系数；
Figure BDA0002362442800000044
为实施无功功率调控策略后的第n个逆变器运行功率因数值；Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，即当前发电量；Qn为节点n处光伏逆变器通过计算后得出的应发无功功率；
步骤S4：配置每个光伏的削减系数，确定配电网安全经济运行的约束条件，并以所有光伏系统有功功率削减量最小为目标函数实施有功功率调节策略，通过动态最优潮流对配电网节点电压和分布式光伏发电量进行管理；
所述有功功率调控策略是通过最小化目标函数fmin来尽可能减少有功削减，目标函数如下：
fmin＝x1P1,cut+x2P2,cut+.....xnPn,cut (3)
其中，Pn,cut是第n个光伏的有功削减量；xn为第n个光伏的削减系数；
所述有功功率调控策略的约束条件如下：
(a)功率平衡方程：
Figure BDA0002362442800000043
其中，Pload,Ploss,Pn,PV,Pgrid分别是配电网的负载有功功率、总有功损耗、第n个光伏逆变器的有功功率输出、电网输出的有功功率；Qload,Qloss,Qn,PV,Qgrid分别是配电网的负载无功功功率、总无功损耗、第n个光伏逆变器的无功功率输出、电网输出的无功功率；
(b)光伏有功功率输出限制：
Pn,MPPT＝Pn,cut+Pn,PV (5)
其中，Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV实际发电量，Pn,cut为第n个PV的有功削减量；
(c)电压安全限制：
Umin≤Un≤Umax (6)
其中，Umax为配电网安全运行允许的电压上限，Umin为配电网安全运行允许的电压下限；
(c)光伏运行功率因数限制：
Figure BDA0002362442800000051
其中，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的有功功率，Qn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的无功功率，C为逆变器输出的最小功率因数值；
步骤S5：将逆变器输出的无功输出值Qn,pv、有功输出值Pn,pv送回逆变器控制器；
通过本发明提供了一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，该方法在搭建配电网拓扑结构、收集负载、光伏出力信息的基础上，通过实时潮流计算获取并网点电压信息，根据电压幅值对并网点电压进行分区，按照设定的无功功率调控策略对配电网进行无功补偿，使电压更趋于理想范围，降低电压越限的风险；若逆变器无功调节能力达到上限后仍存在电压越限情况，则实施有功功率调控策略，通过动态最优潮流对配电网节点电压和分布式光伏发电量进行管理，保证电压不越限。因此采用本发明提供的控制策略，能在兼顾光伏利用效率和经济性的同时，较好地解决含分布式光伏发电的配电网的电压越限问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，它包括：
步骤S1：搭建配电网拓扑结构图，收集负载、光伏出力信息；
步骤S2：通过配电网实时潮流计算获取光伏并网点电压Un；
步骤S3：根据Un的幅值对光伏并网点电压进行分区，按照设定的无功功率调控策略控制逆变器发出的无功功率，若Un<Umax，即节点电压不存在越限情况，则跳转至步骤S5，否则继续执行步骤S4；
所述分区方式、无功功率调控策略计算方式如下：
Figure FDA0002362442790000011
Figure FDA0002362442790000012
其中，Umax、Umin分别为配电网安全运行允许的电压上下限，U1、U2为电压分区后的边界值，C为逆变器输出的最小功率因数值；k1,k2,k3,k4,k5均为无功调节系数；
Figure FDA0002362442790000014
为实施无功功率调控策略后的第n个逆变器运行功率因数值；Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，即当前发电量；Qn为节点n处光伏逆变器通过计算后得出的应发无功功率；
步骤S4：配置每个光伏的削减系数，确定配电网安全经济运行的约束条件，并以所有光伏系统有功功率削减量最小为目标实施有功功率调节策略，通过动态最优潮流对配电网节点电压和分布式光伏发电量进行管理；
所述有功功率调控策略是通过最小化目标函数fmin来尽可能减少有功削减，目标函数如下：
fmin＝x1P1,cut+x2P2,cut+.....xnPn,cut (3)
其中，Pn,cut是第n个光伏的有功削减量；xn为第n个光伏的削减系数；
所述有功功率调控策略的约束条件如下：
(a)配电网功率平衡方程：
Figure FDA0002362442790000013
其中，Pload,Ploss,Pn,PV,Pgrid分别是配电网的负载有功功率、总有功损耗、第n个光伏逆变器的有功功率输出、电网输出的有功功率；Qload,Qloss,Qn,PV,Qgrid分别是配电网的负载无功功功率、总无功损耗、第n个光伏逆变器的无功功率输出、电网输出的无功功率；
(b)光伏有功功率输出限制：
Pn,MPPT＝Pn,cut+Pn,PV (5)
其中，Pn,MPPT为第n个PV跟踪到的最大有功功率，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV实际发电量，Pn,cut为第n个PV的有功削减量；
(c)电压安全限制：
Umin≤Un≤Umax (6)
其中，Umax为配电网安全运行允许的电压上限，Umin为配电网安全运行允许的电压下限；
(d)光伏运行功率因数限制：
Figure FDA0002362442790000021
其中，Pn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的有功功率，Qn,PV为电压安全限制下的第n个PV输出的无功功率，C为逆变器输出的最小功率因数值；
步骤S5：将逆变器输出的无功输出值Qn,pv、有功输出值Pn,pv送回逆变器控制器。
2.根据权利要求1所述的含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，其特征在于，步骤S4所述无功功率调控策略，即公式(1)、(2)所示的逆变器无功功率输出计算方式。其中无功调节系数k1,k2,k3,k4,k5根据不同的线路情况(如线路容量)和用户实际需求进行配置。
3.根据权利要求1所述的含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，其特征在于：步骤S5所述有功功率调控策略的目标函数定义，即最小化目标函数fmin来尽可能减少光伏有功削减(公式(3)所示)；其中第n个光伏的削减系数xn的大小为该光伏的单位发电成本。
4.根据权利要求1所述的含分布式光伏发电的配电网电压控制策略，其特征在于：步骤S5所述的有功功率调控策略约束条件：
(1)确定配电网功率平衡方程，如式(4)所示；
(2)确定光伏有功输出限制，如式(5)所示；
(3)确定电压安全限制，如式(6)所示。
(4)光伏运行功率因数限制，如式(7)所示。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112152226A (zh) * 2020-08-28 2020-12-29 华北电力科学研究院有限责任公司 基于分布式光伏节点的调压方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104868496A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 华南理工大学 一种基于扩展qv节点潮流的光储有功功率协同输出方法
CN106992526A (zh) * 2017-05-18 2017-07-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法
CN107658909A (zh) * 2017-09-26 2018-02-02 湖南大学 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104868496A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 华南理工大学 一种基于扩展qv节点潮流的光储有功功率协同输出方法
CN106992526A (zh) * 2017-05-18 2017-07-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种分层分布式的光伏接入配电网电压控制系统及方法
CN107658909A (zh) * 2017-09-26 2018-02-02 湖南大学 一种含光伏接入的中低压配电网电压抬升抑制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112152226A (zh) * 2020-08-28 2020-12-29 华北电力科学研究院有限责任公司 基于分布式光伏节点的调压方法及装置
CN112152226B (zh) * 2020-08-28 2022-08-02 华北电力科学研究院有限责任公司 基于分布式光伏节点的调压方法及装置

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