挖掘多功能并网逆变器潜力的电能质量综合治理策略研究

作     者：赵雪纯 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖白

授予年度：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：电能质量 综合评估 综合治理 多功能并网逆变器 双层优化 

摘      要：伴随着新型电力系统的构建,大量分布式电源(distributed generator,DG)接入电网导致电网电流的谐波含量增加,同时谐波电流作用于线路阻抗将会使并网点处的电压发生畸变,此外,单相DG接入电网还会造成三相电压不平衡问题的恶化,为电力系统电能质量问题的研究与分析带来了新的挑战。电能质量问题不仅关系到电网的安全经济运行、影响到用电设备的工作能力、还会影响用户的用电体验。电能质量的综合评估结果可以为电能质量的治理及监控提供依据、同时是维护电力系统运行的稳定性以及电力市场依质定价的前提。因此,对电能质量进行合理的评估具有重大现实意义。 同时,在光伏等新能源渗透率较高的电力系统中,逆变器存在于系统的各个节点。多功能并网逆变器(multi-function grid-connected inverter,MFGCI)本身兼顾有DG有功并网输出和电能质量综合治理的功能,故利用MFGCI有功并网后的剩余容量对电能质量进行治理,可以减少建设成本,提高MFGCI的利用率和系统运行的经济性。因此,在电能质量治理过程中充分挖掘MFGCI潜力对电能质量进行综合治理具有重大意义。 针对电能质量综合评估过程中存在无法对属同一等级的待评估对象进行电能质量比较的问题,提出一种G1-改进拉开档次(improved scatter degree,ISD)法赋权和灰色关联理想解法(grey correlation technique for order preference by similarity to an ideal solution,GCTOPSIS)分级相结合的电能质量综合评估方法。首先,确定电能质量指标;然后,利用G1法计算电能质量各指标的主观权重,利用ISD法计算电能质量各指标的客观权重,并采用最小二乘法构建主客观组合的赋权模型,通过使用遗传算法优化求解组合权重模型;最后,将灰色关联理论引入TOPSIS法中,建立基于新的贴近度指标的电能质量综合评估模型。算例结果表明所提方法能对同一电能质量评估等级下的对象进行电能质量优劣的细分,使评估结果更加细致、可靠。 针对新型电力系统中新能源发电并网带来的电能质量问题和逆变器容量利用率低的情况,提出一种挖掘MFGCI潜力的电能质量综合治理策略。首先,采用Louvain社团发现算法对目标电网进行分区,并按照无功灵敏度最大原则确定各区域主导治理节点。其次,建立基于G1-ISD的电能质量综合评估模型。然后,在构建电能质量综合治理双层优化模型时,考虑了MFGCI不同剩余容量的情况。在上层模型中,以新能源有功并网功率最大作为目标,在下层模型中,根据MFGCI剩余容量的不同,当剩余容量足够大时以治理后的电能质量最优为目标函数;当剩余容量不充足时以确保各评估指标达标的同时保证MFGCI投入补偿容量最小为目标函数。最后,将遗传算法和混合整数线性规划相结合,并对上述双层优化模型进行求解。