一种计及不同调压策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法技术

本发明专利技术公开了配电网运行控制领域中的一种计及不同调压策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法。包括：分析光伏电站参与的调压方法，提出光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控策略；建立以光伏接纳容量最大为目标函数，电压偏差合格、线路容量达标等为约束条件的光伏发电最大接纳能力模型；运用试探算法求解光伏电源最大接入容量。本发明专利技术考虑到现有传统调压方式并不能完全有效、经济地解决并网点电压升高问题，故提出借助于光伏发电系统本身来解决，充分利用光伏发电系统本身的调压能力，在实现光伏电源接入容量最大的同时保证电网运行中满足各节点电压合格的要求，这样就不需要增设无功设备，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种计及不同调压策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法
本专利技术属于主动配电网运行控制领域，涉及考虑不同电压控制策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法。
技术介绍
化石能源的枯竭，温室效应和环境污染的日益严重，严重威胁了人类社会的可持续发展。电网作为承载能源革命的基础性平台，对能源革命具有重大的推动作用[1]。在节能减排的背景下，以分布式光伏、分布式风电源、小水电等可再生能源发电得到了快速发展。随着近几年光伏发电系统大规模并网运行，其发电容量所占系统总容量有所提高，对电力系统的影响也越来越大。长期以来，处于供电服务的最后一个环节的配电网建设受到忽略，大量光伏并入后的“薄弱”问题一直存在。其中，电压问题就是制约大量光伏并网的主要因素之一。由于光伏的大规模接入使得传统的无源配电网变成了有源配电网，而且其出力受环境气候的影响，具有明显的不确定性和波动性，这会极大地改变系统中的潮流分布，导致光伏并网点(pointofcommoncoupling，PCC)电压升高或过电压。电压升高不仅影响当地负荷的供电质量，而且限制了配电网接入更多的光伏发电系统，影响光伏发电系统渗透率，因此有必要对电压进行控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种计及不同调压策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法，用与在保证电压合格的情况下改善配电网运行情况，并提高接纳光伏电源的能力，节约成本。为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案是，计及不同调压策略的配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法，其特征是所属方法包括：步骤1：分析光伏电源参与的调压方法，提出光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控策略；步骤2：建立以光伏接纳容量最大为目标函数，电压偏差合格、线路容量达标等为约束条件的光伏发电最大接纳能力模型；步骤3：运用试探算法求解光伏电源最大接入容量；2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述建立光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控方法：A、光伏逆变器工作在功率因数控制模式下(1)静态功率因数控制在这种控制模式下，光伏电源输出有功功率和无功功率的比值保持为常数，无功功率随着有功功率输出的改变而改变。为了充分利用光伏逆变器的电压调控能力，对于功率因数的调节并不统一。在这种方式下，逆变器输出的无功功率就可以被控制了。由于大量的有功输出，光伏并网点的电压快接近于其上限。如果此时逆变器继续发出无功，就会导致并网点电压越限。所以逆变器功率因数应被设置为滞后的功率因数。静态功率因数控制的流程图如图1。(2)动态功率因数控制当电压降到比较低的一个阈值时，降低光伏逆变器有功出力和无功出力的比值，同样的，当电压升到一个比较高的阈值时，提高光伏逆变器有功出力和无功出力的比值。动态功率因数控制的流程图如图2，具体实施步骤：a)实时电压控制：根据实际光伏输出和负荷情况进行潮流计算求得电压值，当并网点电压越限时启动电压控制系统，依次调节各光伏电站的功率因数值，通过调节逆变器的功率因数使其进相运行。b)当最后一个光伏电站的功率因数(容性)达到最小但电压仍然不合格时停止电压控制，这意味着用这种电压控制方法无法将电压调整到正常水平。B、光伏逆变器工作在电压控制模式下当逆变器工作在电压控制模式下时，通过调整光伏逆变器的无功注入/吸收来保持并网点电压的恒定。当光伏电源的有功输出增加时，为了保持电压的恒定，无功输出必须减少甚至吸收无功。但是为了防止电压跌落，逆变器必须注入大量的无功功率，即使这会导致光伏电站退出运行。由于光伏逆变器有容量限制，当启动调压后所需的无功功率超出容量允许范围，这时就无法使逆变器处于电压控制模式，要将光伏电站节点由PV节点转化为PQ节点。具体的电压控制流程图如图3。C、光伏逆变器工作在功率因数-电压联合控制模式下当逆变器工作在功率因数-电压联合控制模式下时，开始时先设置相关参数，然后监测光伏电站并网点电压值。若并网点电压合格，则采用功率因数控制模式。如果并网点电压不合格，则采用电压控制模式。每个模式的具体控制策略如上所述。具体控制流程图如图4。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述建立光伏发电最大接纳能力模型：目标函数：光伏接纳容量最大式中：PiDGt为第i个光伏电源在时间t时的有功功率输出；NG为光伏电源的总数量；T为总调度时间。约束条件1：潮流平衡方程约束式中：n为总节点数。Pit是无限大电源的有功输出；PiDGt是光伏电源的有功输出；PLlt是有功负荷；Qit是无限大电源的有功输出；QiDGt是光伏电源的无功输出；QLit是无功负荷；Uit是节点i在时间t时的电压；Gij是电导；Bij是电纳；θij是节点i和节点j的电压相角差。约束条件2：分布式电源容量约束式中：PiDGmin，PiDGmax分别是光伏电源有功输出的上下限；QiDGmin，QiDGmax分别是光伏电源无功输出的上下限。约束条件3：电压偏移约束为了保证光伏电源并网后的电能质量，要求电压调控后的电压偏移满足国际规定。VN(1-ε1)≤Vm≤VN(1+ε2)(9)式中，VN为系统标称电压；ε1、ε2为国际规定的允许偏差率。约束条件4：线路容量约束为保证线路长期安全可靠的运行，选取线路载流量和线路保护允许的最大负荷电流中较小者作为线路容量约束。IL，pt≤min{IL，p，rat，Ipro，max}(10)式中，IL，pt为t时刻线路p上流过的电流，IL，p，rat为线路p的最大载流量，Ipro，max为线路保护允许的最大负荷电流。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征是所述运用试探算法求解光伏电源最大接入容量。运用试探算法求解光伏电源最大接入容量的流程图如图5，具体步骤如下：(1)给定一个光伏发电的位置和容量，计算在各种负荷水平下电压分布和系统短路电流。(2)判断电压分布和短路电流水平能否满足安全运行的要求，若能够满足，则继续增加光伏发电的容量。(3)重复上述计算，直到光伏发电容量不能再增加为止，此时的光伏发电容量即为光伏电源的最大接入容量。附图说明图1是逆变器工作在静态功率因数控制模式下的模拟流程图图2是逆变器工作在动态功率因数控制模式下的模拟流程图图3是逆变器工作在电压控制模式下的模拟流程图图4是逆变器工作在功率因数-电压联合控制模式下的模拟流程图图5是求解光伏最大发电功率的流程图图6是含光伏电站的33节点配电系统图7无电压控制不同光伏容量下的电压分布图8静态功率因数控制模式下的电压曲线图9功率因数对光伏电站最大发电容量的影响图10动态功率因数控制模式下的电压曲线图11电压控制模式下的相关仿真结果图12电压控制模式下的电压曲线图13控制策略对容量的影响具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细说明。步骤1：分析光伏电源参与的调压方法，提出光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控策略；随着主动配电网的发展，光伏电源并网给配电网电压控制带来了更多的可控元素，也为主动配电网中电压控制提供了新的思路。特别是由于逆变器的控制模式多种多样，相应的电压控制方式也多种多样。A、光伏逆变器工作在功率因数控制模式下(1)静态功率因数控制在这种控制模式下，光伏电源输出有功功率和无功功率的比值保持为常数，无功功率随着有功功率输出的改变而改变。为了充分利用光伏逆变器的电压调控能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
不同调压策略下配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法，其特征是所述方法包括：步骤1：分析光伏电源参与的调压方法，提出光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控策略；步骤2：建立以光伏接纳容量最大为目标函数，电压偏差合格、线路容量达标等为约束条件的光伏发电最大接纳能力模型；步骤3：运用试探算法求解光伏电源最大接入容量。

【技术特征摘要】
1.不同调压策略下配电网中光伏发电最大接纳能力计算方法，其特征是所述方法包括：步骤1：分析光伏电源参与的调压方法，提出光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控策略；步骤2：建立以光伏接纳容量最大为目标函数，电压偏差合格、线路容量达标等为约束条件的光伏发电最大接纳能力模型；步骤3：运用试探算法求解光伏电源最大接入容量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述建立光伏逆变器在不同控制模式下时的电压调控方法：A、光伏逆变器工作在功率因数控制模式下(1)静态功率因数控制在这种控制模式下，光伏电源输出有功功率和无功功率的比值保持为常数，无功功率随着有功功率输出的改变而改变。为了充分利用光伏逆变器的电压调控能力，对于功率因数的调节并不统一。在这种方式下，逆变器输出的无功功率就可以被控制了。由于大量的有功输出，光伏并网点的电压快接近于其上限。如果此时逆变器继续发出无功，就会导致并网点电压越限。所以逆变器功率因数应被设置为滞后的功率因数。静态功率因数控制的流程图如图1。(2)动态功率因数控制当电压降到比较低的一个阈值时，降低光伏逆变器有功出力和无功出力的比值，同样的，当电压升到一个比较高的阈值时，提高光伏逆变器有功出力和无功出力的比值。动态功率因数控制的流程图如图2，具体实施步骤：a)实时电压控制：根据实际光伏输出和负荷情况进行潮流计算求得电压值，当并网点电压越限时启动电压控制系统，依次调节各光伏电站的功率因数值，通过调节逆变器的功率因数使其进相运行。b)当最后一个光伏电站的功率因数(容性)达到最小但电压仍然不合格时停止电压控制，这意味着用这种电压控制方法无法将电压调整到正常水平。B、光伏逆变器工作在电压控制模式下当逆变器工作在电压控制模式下时，通过调整光伏逆变器的无功注入/吸收来保持并网点电压的恒定。当光伏电源的有功输出增加时，为了保持电压的恒定，无功输出必须减少甚至吸收无功。但是为了防止电压跌落，逆变器必须注入大量的无功功率，即使这会导致光伏电站退出运行。由于光伏逆变器有容量限制，当启动调压后所需的无功功率超出容量允许范围，这时就无法使逆变器处于电压控制模式，要将光伏电站节点由PV节点转化为PQ节点。具体的电压控制流程图如图3。C、光伏逆变器工作在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，谢江，郭晨阳，徐慧婷，侯宇馨，田雪枫，王舒，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网吉林省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11