利用柔性环网开关提高配电网光伏渗透率的研究

作     者：边国潮 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴俊勇

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：柔性环网开关 配电网 光伏渗透率 电压越限 优化运行控制策略 

摘      要：传统能源的逐渐枯竭以及传统能源消耗带来的环境污染问题,影响了人类社会的可持续发展。开发新能源逐渐替代传统能源是未来发展的趋势,而太阳能以其资源丰富、廉价、无污染等特点,有着广阔的发展前景。光伏发电行业的快速发展,使得电网中光伏发电的比例日益提高。但是大量光伏发电的并网运行却给配电网带来了一系列的电能质量问题,而且随着光伏并网规模的不断扩大,这些电能质量问题正变得越来越突出。尤其是光伏大量接入配电网带来的电压越限问题正制约着更大规模的光伏并网发电。如何解决光伏大量接入带来的电压越限问题已经成为了国内外电力研究者的一个重点研究方向。柔性环网开关(soft normally-open point,SNOP)可以调节配电网的潮流,因而是解决电压越限问题并提高配电网光伏渗透率的一个有效手段。所以,研究利用柔性环网开关提高配电网光伏渗透率对当今配电网的建设与改造具有十分重要的意义。本文的工作主要包括以下几个方面。首先,介绍了基于电压源型变流器的柔性环网开关,对它的电路结构、工作原理、数学模型、控制策略等进行了详细阐述。给出了柔性环网接入配电网的两种方式,并且在分析了柔性环网开关稳定运行时需要满足的约束条件的基础上,定义了它的两种控制模式。其次,分析了光伏发电接入配电网对电压的影响,针对大量光伏接入引起的电压越限问题,提出通过在配电网中安装柔性环网开关来解决这一问题,进而提高配电网光伏渗透率。文中,还提出了衡量配电网光伏渗透率的目标函数,并给出了计算目标函数的算法。33节点配电网算例和102节点配电网算例结果表明,柔性环网开关可以有效提高配电网光伏渗透率,而且提高的效果和柔性环网开关容量有着密切的关系。最后,针对由于配电网负荷、光伏出力等参数变化而导致的配电网电压实时变动,提出了一种基于扰动观察法的柔性环网开关优化运行控制策略,该策略通过柔性环网开关对配电网施加功率扰动来获取柔性环网开关的实时控制参数,从而实现对配电网电压的实时控制。通过33节点配电网算例和102节点配电网算例验证了柔性环网开关采取该控制策略运行时,可以使配电网的电压维持在正常水平,并且可以有效抑制馈线末端电压的大幅波动,大大改善了配电网的电压质量。