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针对高比例分布式光伏接入配电网导致的潮流波动加剧、节点电压越限及无功调节压力增大等问题,提出基于改进戴维森-堡丁指标快速展开聚类电压控制(improved Davies-Bouldin index fast unfolding clustering voltage control,IDFC-VC)的含分布式光伏配电网无功电压集群优化方法.首先,综合考虑节点电气距离、潮流耦合特性及光伏出力相关性,构建配电网集群划分指标体系,并引入均衡性惩罚项和精细化社区合并策略改进快速展开(fast unfolding,FUN)算法,实现兼顾电气紧密性与规模均衡性的集群划分.随后,建立基于关键节点控制的集群无功电压优化模型,通过协调调用集群内无功资源实现分层分区电压调控.最后,以改进电气与电子工程师协会 33 节点测试系统(institute of electrical and electronics engineers 33-bus distribution system,IEEE 33)为算例进行验证.结果表明,IDFC-VC 方法能够有效提升集群划分质量,降低系统运行损耗;相较于传统未分区优化方法,系统网络损耗降低40.6%,关键节点无功资源调用均衡指标达到 0.8740,节点电压均满足运行约束.该方法在高比例分布式光伏接入条件下可有效提升配电网的电压稳定性与运行经济性.
分布式电源集群划分电压控制戴维森-堡丁指标改进FUN算法关键节点IDFC-VC
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发电机进相深度是考核机组运行性能的重要指标,厂用电则是制约进相深度的关键因素,合理优化厂用电系统可提升发电机进相运行能力.基于发电机带厂用电进相的系统结构,提出考虑多级电压约束的发电机无功极限边界计算方法,以及提升进相深度的厂用电优化措施.提出考虑进相需求的厂用电两阶段优化方法:在阶段一提出变压器分接头档位协同优化方法,同时调节主变和高厂变的分接头档位,扩展机组的无功运行区间;阶段一优化后仍无法满足进相深度需求时,在阶段二建立计及母线电压偏差及开关投切频次的母线联络开关状态优化模型,以此均衡母线电压,进一步提升进相深度.通过实际机组进相试验算例验证了所提优化模型和求解方法的有效性.
发电机进相厂用电无功极限边界两阶段优化变压器分接头联络开关
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[目的]柔性直流输电技术是远海大规模风电外送的首选技术方案.针对大规模海上风电经柔直并网导致的陆上交流电网惯量缺失与阻尼不足问题,本文提出一种多时间尺度协同惯量支撑策略.[方法]通过定量分析柔直系统中子模块电容的暂态支撑能力,提出一种基于解耦控制的电容能量调节构网控制策略.该策略通过动态调整每相投入的子模块数量,解除了子模块电容电压与直流母线电压的耦合关系,在维持直流电压稳定的前提下显著拓宽了子模块电容电压的运行范围与能量利用潜力.在此基础上,引入频率死区环节,设计以直流电压为媒介的多时间尺度协同惯量支撑策略,实现"小扰动电容优先、大扰动风机协同"的分级有序支撑.[结果]基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,系统在负荷突增工况下的支撑效果明显弱于负荷突减工况.在相同负荷变化幅度下,负荷突减与负荷突增工况中陆上电网频率最大偏差分别降低了33.3%和20.0%.这一差异的核心原因在于桥臂子模块数量受限,从而导致子模块电容能量的释放裕度低于其吸收裕度.[结论]所提控制策略有效实现了柔直系统与海上风电场惯量支撑能量资源整合与优化利用;通过设计频率死区环节,实现了多支撑主体的协同惯量支撑,在保障系统频率稳定性的同时,有效避免了小扰动对海上风电场的影响,提升了海上风电柔直并网系统的频率特性.
惯量支撑海上风电多时间尺度柔性直流输电构网型控制频率死区
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针对高比例分布式光伏接入下配电系统电压越限问题,提出了分布式光伏分层分级聚合的电压-功率协同控制方法.首先,在分析分布式光伏出力外特性的基础上,依据分层分级的原则建立了高比例分布式光伏聚合模型;其次,考虑分布式光伏聚合后主动参与电网电压调节,通过分析电压越限的分布情况,提出了考虑电压不同分区的分布式光伏聚合体功率协同控制方法,计算得到分布式光伏聚合模型有功、无功输出的调整量;最后,考虑光伏聚合体内部调节的公平性,根据等备用率原则,得出分布式光伏聚合体内各光伏的功率调节分配额.以 IEEE 33 节点和某县域内实际中低压配电网作为算例对所提方法进行验证.结果表明,本文所提方法能够有效解决高比例分布式光伏接入下配电网的安全高效控制问题,具有较好的有效性和鲁棒性.通过对不同层级分布式光伏的等效聚合,利用本文提出的分层分级电压-功率协同的分布式光伏聚合控制方法,能够充分实现对配电网电压的主动调节,从而提高配电网安全运行水平.
配电网分布式光伏分层分级聚合模型电压-功率协同控制
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针对弱电网条件下构网型双馈风机在低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中直流母线暂态能量失衡、直流电压波动加剧以及传统直流母线电压反馈型储能控制响应滞后的问题,本文以直流侧接入超级电容储能单元的构网型双馈风储系统为研究对象,分析了 LVRT 期间直流侧能量流动机理.在此基础上,提出一种基于直流侧储能暂态能量调节的 LVRT 控制策略.该策略的核心思想是,通过不平衡功率前馈提高故障初期储能功率响应速度,通过直流侧能量反馈补偿故障持续阶段的母线能量偏差,并引入恢复阶段阻尼功率抑制故障切除后的直流电压快速回摆.仿真结果表明,所提策略能够减小 LVRT 过程中直流母线电压跌落与故障切除后的恢复过冲,缩短系统恢复稳定时间,改善直流母线电压后续衰减特性,提升构网型双馈风机在低电压穿越过程中的直流侧暂态支撑能力.
构网型双馈风机直流侧储能低电压穿越暂态能量调节直流母线电压
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某园区微电网中,太阳能照明支路在并网切换时频繁发生低电压脱网故障.经分析,故障原因为并网点阻抗变化引起的电压跌落超出逆变器的低电压穿越能力.为此,研究提出了一种基于电压自适应调节的逆变器控制策略,通过建立功率与电压偏差的关联模型,使逆变器在电压跌落时自动提升无功出力,从而增强电压支撑能力.改进后,并网点电压波动率下降至 2.1%,非计划脱网次数降至月均 0 次,验证了该电压自适应控制策略在实际工程中的有效性.
微电网太阳能照明低电压脱网电压自适应控制逆变器
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[目的]随着新能源发电比例的持续提高,构网型变换器凭借其主动电压与频率支撑能力,已成为实现高比例新能源电力系统可靠接入与稳定运行的关键技术.然而,由于功率器件的过流承受能力有限,当电网发生电压跌落或其他故障时,构网变换器易出现功角偏移、同步失稳及暂态过流等问题,从而对系统稳定运行构成显著挑战.[方法]针对上述问题,本文基于构网变换器的等效阻抗模型,结合故障前后系统电压与输出电流矢量关系图,系统分析故障过程中过流的产生机理及电压幅值与功角变化对故障电流幅值的影响.在上述分析基础上,提出了一种兼顾暂态同步稳定性与故障过流抑制的综合控制策略.所提策略通过自适应降低有功功率参考值以增强系统功角稳定性,同时引入故障电流幅值约束,并提出内部电压参考调节和浪涌电流抑制虚拟阻抗结合的控制方式,实现全故障过程的过流抑制.[结果]最后,通过试验平台进行对比测试验证了所提策略的合理性和有效性.试验结果表明,相较于传统方法,所提策略在提升构网型变换器暂态性能方面具有显著优势,能够在不同电网故障下维持系统功角稳定,并有效抑制故障电流,确保浪涌电流和故障稳态过流幅值均低于预设阈值.[结论]本文提出的考虑电流约束的构网变换器综合故障穿越策略,兼顾了功角稳定和过流抑制,能显著提升构网型变换器在复杂电网故障条件下的运行可靠性.
新能源构网变换器限流功角稳定故障穿越
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随着"双碳"目标的推进,分布式光伏在配电网中的渗透率显著提升,配电系统正由传统的无源辐射状网络向有源多源网络演变.光伏出力的随机性、波动性及逆变器控制特性改变了配电网的潮流分布,导致电压越限、电压波动及三相不平衡等电能质量问题日益凸显.针对上述挑战,研究聚焦于分布式光伏接入配电网后的电压调节机理与优化控制策略.通过分析光伏接入位置、容量及功率因数对节点电压的影响规律,揭示了反向潮流引发电压升高的物理机制.在此基础上,探讨了传统调压手段在响应速度与调节精度上的局限性,并提出了基于逆变器就地控制、储能协同及多层级协调控制的综合电压治理方案.研究表明,采用分层分区与多源协同的控制架构,能够有效平抑电压波动,提升配电网对高比例可再生能源的消纳能力与运行稳定性.
分布式光伏配电网电压调节反向潮流无功优化
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采用跟网型控制的直驱风机在弱电网下易因锁相环动态特性与电网阻抗耦合引发振荡失稳,而具有自主电压构建能力的构网型控制方法虽能改善弱电网适应性问题,但其电压源特性会导致系统在强电网下动态响应迟滞及失稳.针对这一问题,提出了一种基于自适应滑模的构网型直驱风机控制方法.首先,研究了构网型直驱风机系统的数学模型,构建了对dq轴电流进行解耦控制的滑模面,设计了基于指数趋近律的构网型直驱风机滑模控制方法;然后,构造了具有自适应特性的趋近速率,实现了构网型直驱风机滑模控制根据系统状态量变化的自动调节,提升了构网型风机在强电网下的响应速度,降低了系统振荡风险;最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了构网型直驱风机电磁暂态仿真模型,验证了所提控制方法有效性和适用性.
直驱风机构网型控制滑模控制自适应趋近速率
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当区域电网解列形成孤网时,发电机组因缺乏大电网支撑,常出现频率剧烈振荡,导致孤网频率稳定裕度超出安全范围,进而降低孤网电能质量.为此,开展智慧电厂数字电液(DEH)控制系统孤网运行控制技术研究.依据外部电网运行情况,设定孤网自启动逻辑,并通过模糊控制最大功率点跟踪(MPPT)方法,利用双向AC/DC变换器完成交直流转换,结合蓄电池状态切换电网运行模式;采用多维度数据技术监测孤网运行状态,根据监测结果,利用下垂控制和电压-频率控制设计控制电路,计算总调节裕量并调整发电设备运行参数,实现智慧电厂DEH系统孤网运行控制.经实验验证,该方法控制下孤网电能中的谐波含量低于0.3%,表明该方法可有效控制孤网运行,提高电能质量.
智慧电厂DEH系统孤网运行总调节裕量谐波含量
