CN113824155A - 一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法 - Google Patents

一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,能够有效解决现有高比例光伏接入配电馈线引起的过电压问题。一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,包括以下步骤:S1:在所有光伏运行期间,计算距变压器最远处光伏电压功率系数,作为同一连接相上所有光伏的电压功率系数;S2:计算并更新每个光伏新的电压上限阈值;S3:提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略。本发明的优点是:可以显著提高三相四线制低压电网,因电压调整造成的光伏有功削减的公平性,使光伏系统业主的收益最大化,可以应用于参数未知的低压配电网,各独立运行的光伏仅需获取一次最远处光伏的电压功率系数,成本较低,在大型网络中的适用性很高。

Description

一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法
技术领域
本发明涉及一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法。
背景技术
近年来,由于住宅光伏系统的增加,低压配电网中过电压问题不断增加。为了解决这一问题,标准和配电网运营商建议光伏应配备电压有功和电压无功控制,通过削减有功出力保证电网电压稳定。然而,网络中不同位置节点的电压分布不同,使用本地电压幅值作为光伏电压控制器的输入信号,会导致光伏对电压调节改善的贡献不公平。现有技术多使用电池储能系统和带有载分接开关的配电变压器,以最大限度地减少光伏注入的有功功率削减。然而,这些方法需要额外的投资,并且无法在高光伏穿透情况下将所有节点的电压幅值保持在允许的范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,能够有效解决现有高比例光伏接入配电馈线引起的过电压问题。
为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,包括以下步骤:
S1:在所有光伏运行期间,计算距变压器最远处光伏电压功率系数,作为同一连接相上所有光伏的电压功率系数;
S2:计算并更新每个光伏新的电压上限阈值;
S3:提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略。
优选的,步骤S1具体为:
在具有N个光伏接入的辐射型低压配电网中,考虑到相各之间通过中性线的耦合,距离变压器最远的第N个光伏相电压VN可以采用下式计算,
Figure BDA0003224107020000021
式中:
Figure BDA0003224107020000022
为第N个光伏相对地电压;Vi neut为第N个光伏中性点对地电压;Vnl为光伏接入变压器空载相对地电压;Ij为第j个光伏的空载电流;
Figure BDA0003224107020000023
为节点N和节点j到变压器的公共路径的线路阻抗,若未连接同一相则为0;
Figure BDA0003224107020000024
为节点N和节点j到变压器的公共路径的中性阻抗;
根据式(1),在负荷为零的最坏情况下,第N个光伏节点的相电压为:
Figure BDA0003224107020000025
式中:
Figure BDA0003224107020000026
为第j个光伏注入的有功功率,Vj为第j个光伏的相电压;
考虑到未配备电压功率控制时,光伏向系统注入其全部可用有功功率,光伏的标称输出有功功率相同,得到:
Figure BDA0003224107020000027
式中:
Figure BDA0003224107020000031
为第N个光伏的标称有功容量;
结合式(3),式(2)可改写为:
Figure BDA0003224107020000032
考虑到电力系统中VN和Vnl的变化与标称值相比可以忽略不计,令
Figure BDA0003224107020000033
式中:
Figure BDA0003224107020000034
为Vj的方均根值;可以看出CN为一恒定的值,并将其称为第N个光伏的电压功率系数;
考虑到低压配电网中,多数情况下线路阻抗值和光伏标称有功功率容量未知,采用线性回归法计算第N个光伏的电压功率系数:
S11、测量不同输出功率下的节点电压方均根值
Figure BDA0003224107020000035
S12、对于M对测量值,计算使下式中目标函数εi最小的电压功率系数CN
Figure BDA0003224107020000036
式中:
Figure BDA0003224107020000037
为光伏接入变压器空载相对地电压方均根值,
Figure BDA0003224107020000038
为VN的方均根值;
在所有光伏均并网情况下,采用上述方法计算距离变压器最远的第N个光伏的电压功率系数,并将其分发至其余连接于同一相的光伏,作为其电压功率系数;若电网拓扑发生变化,重复上述方法。
在计算电压功率系数时,不需要已知配电网参数与光伏容量,同时适用于参数已知与未知的网络。并且在电网拓扑一定时,仅需进行一个光伏的一次计算,计算成本较低。
优选的,步骤S2中所述的计算并更新每个光伏新的电压上限阈值:
根据式(4)-(5),得到,
Figure BDA0003224107020000041
式中:ΔVj和ΔVN分别为第j个、第N个光伏节点与变压器间的压差,Cj为第j个光伏的电压功率系数;
根据式(7),使用步骤1中计算得到的CN,得到第j个光伏新的电压上限阈值为:
Figure BDA0003224107020000042
式中:
Figure BDA0003224107020000043
为标准规定的允许电压幅值变化。
优选的,步骤S3中所述的提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略:
S31、将第j个光伏的输出有功功率调至最小值
Figure BDA0003224107020000044
S32、将第j个光伏吸收的无功功率调至最大值
Figure BDA0003224107020000045
S33、当其节点电压幅值小于
Figure BDA0003224107020000046
时,增加其输出有功功率,直到达到其最大可用有功功率
Figure BDA0003224107020000047
S34、当其节点电压幅值小于
Figure BDA0003224107020000051
时,为减小线路损耗,降低其吸收的无功功率,直至其节点电压幅值等于
Figure BDA0003224107020000052
或吸收的无功功率为0。
在进行电压调整时优先考虑调整光伏的无功,进而保证光伏业主被削减的有功最少,在保证电网安全的情况下实现光伏业主效益最大化。
与现有技术相比,本发明的优点是:
一、在不需要任何通信基础设施的情况下,可以显著提高三相四线制低压电网,因电压调整造成的光伏有功削减的公平性。
二、在减少有功功率输出之前,优先考虑光伏的无功功率容量,使光伏系统业主的收益最大化。
三、不需要电网拓扑、光伏容量、线路阻抗等网络参数,可以应用于这些参数未知的低压配电网。
四、各独立运行的光伏仅需获取一次最远处光伏的电压功率系数,成本较低,在大型网络中的适用性很高。
附图说明
图1为本发明一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法的流程图。
具体实施方式
一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,包括以下步骤:
S1:在所有光伏运行期间,计算距变压器最远处光伏电压功率系数,作为同一连接相上所有光伏的电压功率系数;
S2:计算并更新每个光伏新的电压上限阈值;
S3:提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略。
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
参阅图1为本发明一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法的实施例,一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,包括以下步骤:
S1:在所有光伏运行期间,计算距变压器最远处光伏电压功率系数,作为同一连接相上所有光伏的电压功率系数:
在具有N个光伏接入典型三相四线制的辐射型低压配电网中,考虑到相各之间通过中性线的耦合,距离变压器最远的第N个光伏相电压VN可以采用下式计算,
Figure BDA0003224107020000061
式中:
Figure BDA0003224107020000062
为第N个光伏相对地电压;Vi neut为第N个光伏中性点对地电压;Vnl为光伏接入变压器空载相对地电压;Ij为第j个光伏的空载电流;
Figure BDA0003224107020000063
为节点N和节点j到变压器的公共路径的线路阻抗,若未连接同一相则为0;
Figure BDA0003224107020000064
为节点N和节点j到变压器的公共路径的中性阻抗;
从式(1)中可以看出,每个光伏与系统连接节点的电压大小取决于所有光伏输出/注入的电流。
根据式(1),在负荷为零的最坏情况下,第N个光伏节点的相电压为:
Figure BDA0003224107020000071
式中:
Figure BDA0003224107020000072
为第j个光伏注入的有功功率,Vj为第j个光伏的相电压;
考虑到未配备电压功率控制时,光伏向系统注入其全部可用有功功率,光伏的标称输出有功功率相同,得到:
Figure BDA0003224107020000073
式中:
Figure BDA0003224107020000074
为第N个光伏的标称有功容量;
结合式(3),式(2)可改写为:
Figure BDA0003224107020000075
考虑到电力系统中VN和Vnl的变化与标称值相比可以忽略不计,令
Figure BDA0003224107020000076
式中:
Figure BDA0003224107020000077
为Vj的方均根值;可以看出CN为一恒定的值,并将其称为第N个光伏的电压功率系数;
考虑到低压配电网中,多数情况下线路阻抗值和光伏标称有功功率容量未知,采用线性回归法计算第N个光伏的电压功率系数:
S11、测量不同输出功率下的节点电压方均根值
Figure BDA0003224107020000081
S12、对于M对测量值,计算使下式中目标函数εi最小的电压功率系数CN
Figure BDA0003224107020000082
式中:
Figure BDA0003224107020000083
为光伏接入变压器空载相对地电压方均根值,
Figure BDA0003224107020000084
为VN的方均根值;
在所有光伏均并网情况下,采用上述方法计算距离变压器最远的第N个光伏的电压功率系数,并将其分发至其余连接于同一相的光伏,作为其电压功率系数;若电网拓扑发生变化,重复上述方法。
在计算电压功率系数时,不需要已知配电网参数与光伏容量,同时适用于参数已知与未知的网络。并且在电网拓扑一定时,仅需进行一个光伏的一次计算,计算成本较低。
S2:所述的计算并更新每个光伏新的电压上限阈值:
根据式(4)-(5),得到,
Figure BDA0003224107020000085
式中:ΔVj和ΔVN分别为第j个、第N个光伏节点与变压器间的压差,Cj为第j个光伏的电压功率系数;
根据式(7),使用步骤1中计算得到的CN,得到第j个光伏新的电压上限阈值为:
Figure BDA0003224107020000086
式中:
Figure BDA0003224107020000091
为标准规定的允许电压幅值变化(一般为5%)。
S3:提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略:
S31、将第j个光伏的输出有功功率调至最小值
Figure BDA0003224107020000092
S32、将第j个光伏吸收的无功功率调至最大值
Figure BDA0003224107020000093
(利用其最大无功能力,尽可能恢复被削减的有功功率);
S33、当其节点电压幅值小于
Figure BDA0003224107020000094
时,增加其输出有功功率,直到达到其最大可用有功功率
Figure BDA0003224107020000095
S34、当其节点电压幅值小于
Figure BDA0003224107020000096
时,为减小线路损耗,降低其吸收的无功功率,直至其节点电压幅值等于
Figure BDA0003224107020000097
或吸收的无功功率为0。
在进行电压调整时优先考虑调整光伏的无功,进而保证光伏业主被削减的有功最少,在保证电网安全的情况下实现光伏业主效益最大化。
以上所述仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此,任何本领域的技术人员在本发明的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:在所有光伏运行期间,计算距变压器最远处光伏电压功率系数,作为同一连接相上所有光伏的电压功率系数;
S2:计算并更新每个光伏新的电压上限阈值;
S3:提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略。
2.如权利要求1所述的一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,其特征在于:步骤S1具体为:
在具有N个光伏接入的辐射型低压配电网中,考虑到相各之间通过中性线的耦合,距离变压器最远的第N个光伏相电压VN可以采用下式计算,
Figure FDA0003224107010000011
式中:
Figure FDA0003224107010000012
为第N个光伏相对地电压;Vi neut为第N个光伏中性点对地电压;Vnl为光伏接入变压器空载相对地电压;Ij为第j个光伏的空载电流;
Figure FDA0003224107010000013
为节点N和节点j到变压器的公共路径的线路阻抗,若未连接同一相则为0;
Figure FDA0003224107010000014
为节点N和节点j到变压器的公共路径的中性阻抗;
根据式(1),在负荷为零的最坏情况下,第N个光伏节点的相电压为:
Figure FDA0003224107010000015
式中:
Figure FDA0003224107010000016
为第j个光伏注入的有功功率,Vj为第j个光伏的相电压;
考虑到未配备电压功率控制时,光伏向系统注入其全部可用有功功率,光伏的标称输出有功功率相同,得到:
Figure FDA0003224107010000021
式中:
Figure FDA0003224107010000022
为第N个光伏的标称有功容量;
结合式(3),式(2)可改写为:
Figure FDA0003224107010000023
考虑到电力系统中VN和Vnl的变化与标称值相比可以忽略不计,令
Figure FDA0003224107010000024
式中:
Figure FDA0003224107010000025
为Vj的方均根值;可以看出CN为一恒定的值,并将其称为第N个光伏的电压功率系数;
考虑到低压配电网中,多数情况下线路阻抗值和光伏标称有功功率容量未知,采用线性回归法计算第N个光伏的电压功率系数:
S11、测量不同输出功率下的节点电压方均根值
Figure FDA0003224107010000026
S12、对于M对测量值,计算使下式中目标函数εi最小的电压功率系数CN
Figure FDA0003224107010000027
式中:
Figure FDA0003224107010000028
为光伏接入变压器空载相对地电压方均根值,
Figure FDA0003224107010000029
为VN的方均根值;
在所有光伏均并网情况下,采用上述方法计算距离变压器最远的第N个光伏的电压功率系数,并将其分发至其余连接于同一相的光伏,作为其电压功率系数;若电网拓扑发生变化,重复上述方法。
3.如权利要求2所述的一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,其特征在于:步骤S2中所述的计算并更新每个光伏新的电压上限阈值:
根据式(4)-(5),得到,
Figure FDA0003224107010000031
式中:ΔVj和ΔVN分别为第j个、第N个光伏节点与变压器间的压差,Cj为第j个光伏的电压功率系数;
根据式(7),使用步骤1中计算得到的CN,得到第j个光伏新的电压上限阈值为:
Figure FDA0003224107010000032
式中:
Figure FDA0003224107010000033
为标准规定的允许电压幅值变化。
4.如权利要求2所述的一种光伏接入配电馈线的功率均衡削减方法,其特征在于:步骤S3中所述的提出高比例光伏接入配电馈线的功率均衡削减策略:
S31、将第j个光伏的输出有功功率调至最小值
Figure FDA0003224107010000034
S32、将第j个光伏吸收的无功功率调至最大值
Figure FDA0003224107010000035
S33、当其节点电压幅值小于
Figure FDA0003224107010000036
时,增加其输出有功功率,直到达到其最大可用有功功率
Figure FDA0003224107010000037
S34、当其节点电压幅值小于
Figure FDA0003224107010000038
时,为减小线路损耗,降低其吸收的无功功率,直至其节点电压幅值等于
Figure FDA0003224107010000039
或吸收的无功功率为0。
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