关键词：
主动配电网
区域划分
分布式可再生能源
无功电压调度
自律-协同控制
摘要：
分布式电源占有率的不断上升在给配电网优化运行带来诸多挑战的同时,也为系统无功电压调控提供了新型控制手段。以风力、光伏为代表的新能源发电可通过换流器的无功调节,为系统提供连续可调的无功补偿与支撑。然而,由于现有配电网节点规模大,传统就地式与集中式控制难以适用现如今分散性较高的分布式电源调控,需要研究面向有限量测及通讯条件下的新型控制策略。另一方面,高比例并网的分布式能源使得配电网电压波动情况加剧、容易产生越限,同时中低压系统下不平衡与单相负荷的接入使得系统三相不平衡度加重,系统电能质量问题随之恶化。因此,如何解决好平衡及不平衡状态下的主动配电网电压无功等电能质量问题,寻求系统调控手段的优质解法,同时协调分布式电源(distributed generation,DG)与传统补偿装置控制,成为现如今迫切需要解决的问题。
为解决以上实际需求,本文系统地研究了考虑新能源接入的主动配电网电压无功自律协同控制模型与算法,具体研究内容概述如下:
(1)针对就地式控制无法充分实现分布式电源与传统调压方式之间的协调、集中式控制无法满足低通讯条件下配网优化控制等问题,分析了现今主流DG、无功调控手段的原理及控制策略,提出了一种混合分区式主动配电网无功电压控制策略-自律协同控制策略。
(2)针对自律协同控制手段下的区域划分问题,提出了一种基于无功源控制空间的凝聚型层次聚类方法,确保各子区域内部强联系,外部弱耦合。该分区策略由灵敏度指标的计算入手,确定系统中枢节点,即各无功源最需要接入的薄弱节点;其次,在确定中枢节点的基础上,梳理节点电压等被控对象与各无功源调控能力之间的关系,并由此建立无功源控制空间,进而定义欧式电气距离作为主动配电网(active distribution network,ADN)电压控制分区的度量标准,完成基于Ward距离的层次聚类分区;最后,以IEEE33节点系统为例对所提分区策略进行了仿真分析,并经分区树状图及轮廓系数佐证了分区的有效性和正确性。
(3)针对负荷及DG出力波动下电压稳定控制,调压装置与DG协同优化研究的不足,依据“集中优化管理,分区自律控制”思想,分别建立了主动配电网平衡状态及不平衡状态下的自律协同控制方案。首先,创建两种状态下的配网多目标动态无功优化模型,并针对其中主、客观因素对优化结果的影响,设计了基于熵权与多层次模糊综合评价理论的综合赋权法来确定各子目标权重,并以优化结果指导区域内自律控制,实现“全局协同优化”。其次,基于凝聚型层次聚类和动态无功储备指标进行系统分区并自治,实现“分区自律调控”。仿真结果显示,该方案可合理调度分布式电源与传统补偿设备协调运行,实现区域内快速且平滑的自动电压控制,在改善电压越限的同时抑制系统三相不平衡度,提高配电网电压质量。
上述研究成果可为推进分布式电源全面参与主动配电网协同控制提供理论支撑,并于实际应用中具备良好的技术价值。
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