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光伏集群有功功率分层预测控制策略

电力系统自动化 2023年第2期47卷 42-52页

作者：叶林程文丁李卓褚晓杰赵永宁裴铭郑颖颖中国农业大学信息与电气工程学院北京市100083 中国电力科学研究院有限公司北京市100192

针对光伏集群有功功率的波动性和随机性会显著影响电力系统安全稳定运行的问题,基于大系统分层递阶控制理论,提出光伏集群有功功率分层预测控制策略。该策略在空间尺度上分为3个层级:在日前集群跟踪层以跟踪日前调度计划为目标,建立光... 详细信息

针对光伏集群有功功率的波动性和随机性会显著影响电力系统安全稳定运行的问题,基于大系统分层递阶控制理论,提出光伏集群有功功率分层预测控制策略。该策略在空间尺度上分为3个层级:在日前集群跟踪层以跟踪日前调度计划为目标,建立光伏集群调度计划跟踪模型,并将优化后的调度计划值下发给子集群层;在子集群层中建立协调优化分配模型,同时将集群下发的控制指令合理分配给各子集群,并给出子集群内部电站的优化出力值;在实时电站控制层建立电站有功控制模型,该模型根据运行工况及所接收的优化出力值,自适应采取最大出力模式或跟随模式工作。最后,仿真结果表明所提方法在保证系统安全稳定前提下,能够提高目标区域内光伏消纳,且使得各个光伏电站有功出力更加平稳。

关键词：光伏集群组合预测多时空尺度分层控制协调优化

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 97-106页

作者：路小俊吴在军李培帅沈嘉伟胡敏强东南大学电气工程学院江苏省南京市210000 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 南京理工大学自动化学院江苏省南京市210094

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模... 详细信息

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

关键词：配电网光伏集群无功/电压控制加速交替方向乘子法深度强化学习

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分布式光伏集群分层多模式无功控制策略

电网技术 2016年第10期40卷 3038-3044页

作者：李鹏于航夏曼孙健华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003 国网北京市电力科学研究院北京市丰台区100075

为应对光伏集群接入所引起的电压质量问题,提出了一种分布式光伏集群分层多模式无功控制策略。该策略包含执行层和智能控制层,执行层中各逆变器可根据并网点电压信息自主地切换控制模式,并按照本地控制器中各模式下的无功曲线输出或者... 详细信息

为应对光伏集群接入所引起的电压质量问题,提出了一种分布式光伏集群分层多模式无功控制策略。该策略包含执行层和智能控制层,执行层中各逆变器可根据并网点电压信息自主地切换控制模式,并按照本地控制器中各模式下的无功曲线输出或者吸收合适的无功功率。同时智能控制层中的模糊控制器动态调整相应模式下无功曲线的设定值,使并网点电压运行在合理的范围内。该策略还设计了两种控制模式,充分利用了光伏逆变器无功的双向调节能力,增加了逆变器无功调节的智能性和灵活性,实现了光伏集群的快速无功调节。最后通过算例,在matlab/simulink中验证了所提光伏集群无功控制策略可适用于不同的光伏出力情况,并且在通讯中断的情况下也可实现良好的控制效果。

关键词：光伏集群分层多模式无功控制无功曲线电压质量模糊控制

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面向光伏集群扩展规划的两阶段分布鲁棒优化

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 1-11页

作者：曾君王天伦黄智鹏张轩华南理工大学电力学院广东广州510640 中国南方电网有限责任公司北京分公司北京100020 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080

随着双碳目标的深入推进,可再生能源的渗透率逐年攀升,其消纳问题备受关注。分布式可再生能源集群是一种消纳可再生能源的新模式,在规划时需要着重考虑源荷不确定性的影响。以分布式光伏集群新增光伏并网规划为背景,计及源荷的不确定性... 详细信息

随着双碳目标的深入推进,可再生能源的渗透率逐年攀升,其消纳问题备受关注。分布式可再生能源集群是一种消纳可再生能源的新模式,在规划时需要着重考虑源荷不确定性的影响。以分布式光伏集群新增光伏并网规划为背景,计及源荷的不确定性,提出了一种基于两阶段分布鲁棒优化的光伏集群扩展规划方法。考虑规划阶段和运行阶段侧重的不同,建立了以年等值成本最小为目标、考虑机组出力约束和电网承载能力的两阶段分布鲁棒优化模型。为了提高计算效率,结合K-means聚类和极限场景法对区域分布式光伏和随机负荷的历史数据进行削减和修正,并基于修正后的场景集构造了基于Wasserstein距离的概率分布模糊集。接着采用列和约束生成算法将建立的两阶段分布鲁棒优化模型分解为主问题和子问题,通过主问题和子问题的迭代进行求解,进一步提高了求解效率。其中,为实现子问题的求解,引入了拉格朗日对偶法将子问题转化为确定性优化问题。最后,以某分布式光伏集群为例开展算例分析,结果表明:所提的基于两阶段分布鲁棒优化的光伏集群扩展规划方法可以有效协调规划运行方案的经济性和鲁棒性,根据历史场景集的大小和可靠程度可以灵活调整模型控制参数以满足多种工程应用场景下对可靠性和经济性的不同需求。

关键词：光伏集群极限场景 Wasserstein距离分布鲁棒优划列与约束生成算法

基于功率重构和时序特性约束的长预见期光伏集群功率预测

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电力系统自动化 2024年第15期48卷 102-111页

作者：杨茂贾梦琦张薇王勃现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市100192

光伏装机容量的逐渐增大为大规模的光伏并网带来了巨大挑战,突破更长预见期的光伏功率预测有助于电力系统的安全稳定运行。现有研究及应用最长预见期为7 d,为将预见期延长至8~15 d,提出了一种基于功率重构和时序特性约束的长预见期光伏... 详细信息

光伏装机容量的逐渐增大为大规模的光伏并网带来了巨大挑战,突破更长预见期的光伏功率预测有助于电力系统的安全稳定运行。现有研究及应用最长预见期为7 d,为将预见期延长至8~15 d,提出了一种基于功率重构和时序特性约束的长预见期光伏集群功率预测方法。首先,采用近似积分计算日电量和辐照能;其次,基于麻雀搜索算法优化变分模态分解以分解电量及辐照能序列,并采用多元线性回归模型对不同频率的分量进行预测叠加得到电量预测结果;然后,根据出力特性建立约束过程,将电量预测结果重构为光伏功率;最后,将所提方法应用于中国甘肃省某光伏集群,模型在不同季节典型月功率预测的均方根误差平均降低2.55%,验证了方法的有效性。

关键词：长预见期功率预测光伏集群功率重构时序特性约束变分模态分解多元线性回归

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光伏集群系统中的谐振分析及抑制研究

光伏集群系统中的谐振分析及抑制研究

作者：龚磊重庆大学

学位级别：硕士

随着分布式光伏发电及并网技术的日益成熟,多个光伏逆变器以并联的方式在公共耦合点(point of common coupling,PCC)并网的光伏集群结构得到广泛应用。在光伏集群系统中,LCL滤波器被广泛使用,导致系统存在固有谐振点,此外,多逆变器之间... 详细信息

随着分布式光伏发电及并网技术的日益成熟,多个光伏逆变器以并联的方式在公共耦合点(point of common coupling,PCC)并网的光伏集群结构得到广泛应用。在光伏集群系统中,LCL滤波器被广泛使用,导致系统存在固有谐振点,此外,多逆变器之间也会通过线路和电网阻抗耦合,形成复杂的高阶电网络,极易诱发光伏集群系统的谐振,导致电能质量的下降,严重时危害电力系统的安全稳定运行。因此,虽然光伏发电产业的发展如火如荼,但光伏集群系统中的谐振问题急需进一步的深入研究。本文针对光伏集群系统开展研究,首先,针对光伏集群系统的发电部分,提出一种结合了模糊控制与自动调整步长的策略,实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT),既提高了追踪最大功率点的速度,还可以减小在最大功率点附近的功率振荡,从而在一定程度上减小前端发电部分的波动对光伏集群系统中的谐波影响。其次,基于并网滤波器模型,分析了常用的LCL滤波器和几种新型的并网滤波器的特性,并对相应的无源、有源阻尼策略进行了研究;进一步,对带LCL滤波器的单相、三相光伏并网逆变器的输出阻抗模型建模思路进行了统一,大大简化了建模过程;并将系统中的非线性因素考虑进来,提高了建模的精确性。然后,在前面的基础上,建立了光伏集群系统的等效模型,以影响光伏集群系统谐振特性的主要因素作为变量,对光伏集群系统的谐振特性进行了分析,并对系统中主要的谐波源成分提出了抑制措施,以减小系统谐振风险。最后,为有效地抑制光伏集群系统中的谐振问题,基于理论分析,从逆变器侧出发,提出了一种基于输出阻抗增强的抑制策略,并对控制环路进行了优化;此外,从网侧出发,提出了一种基于级联二阶广义积分器锁频环与虚拟导纳结合的阻抗重塑策略;并通过仿真验证了所提抑制策略的有效性。

关键词：光伏集群滤波器谐振抑制阻抗重塑虚拟导纳

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光伏集群的谐振机理及抑制技术研究

光伏集群的谐振机理及抑制技术研究

作者：张翃帆北方工业大学

学位级别：硕士

光伏集群式发电能够提高光伏电站的发电效率,但是光伏逆变器集群并网后会产生谐振,进而影响电力系统的稳定性和电网电能质量。为了保证电网供电可靠性,本文对光伏集群系统的谐振产生机理及谐振特性进行详细分析。对于光伏逆变器集群并... 详细信息

光伏集群式发电能够提高光伏电站的发电效率,但是光伏逆变器集群并网后会产生谐振,进而影响电力系统的稳定性和电网电能质量。为了保证电网供电可靠性,本文对光伏集群系统的谐振产生机理及谐振特性进行详细分析。对于光伏逆变器集群并网谐振的抑制策略已有较多研究,但多数都需要改变每台逆变器的控制结构,基于此,本文提出全局型谐振抑制的控制策略,不需改变每台逆变器结构,对谐振抑制方法进行深入研究。首先根据光伏电池输出特性对光伏发电系统进行最大功率点跟踪,为了改善传统控制方法对光伏集群系统谐波含量的影响,本文提出基于模糊控制与自适应步长相结合的控制方法,将本文所提方法与传统控制方法进行仿真对比,结果表明本文研究的MPPT控制方法比传统方法能使系统更快达到稳定,对光伏集群系统造成的谐波影响更小。其次根据光伏集群系统结构特点选择LCL滤波器作为光伏并网系统的滤波装置,通过理论分析计算各元件参数,并通过仿真对比各参数匹配关系对系统滤波性能造成的影响,进行参数的优化设计,使逆变器输出电流中谐波含量降低。再次,对单台光伏并网逆变器谐振机理进行详细分析,在单台的研究基础上,针对多台光伏逆变器集群系统等效模型,利用小信号分析法与频域分析法分别对光伏逆变器集群系统谐振机理进行定性和定量的分析,研究逆变器并联台数变化对系统谐振频率的影响,找出谐振频率变化规律,并在不同系统参数的情况下,对光伏逆变器集群系统的谐振特性进行对比分析。最后根据前文对光伏集群系统谐振机理的分析,研究相应的谐振抑制策略,采用电容电流前馈与逆变器侧电流反馈的复合控制方法对单台光伏逆变器谐振进行抑制。针对多台光伏逆变器集群并网谐振提出RC型全局谐振抑制策略,无需改变每台逆变器控制结构和原有运行模式即可抑制系统谐振。并在此方法上做出改进,提出晶闸管投切RC电路的控制策略,通过仿真与实验验证所提方法的有效性。

关键词：光伏集群逆变器谐振机理全局谐振抑制

考虑多目标全场景的大规模光伏集群送端系统无功优化配置

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电力系统自动化 2024年

作者：蔡锱涵管霖张野唐王倩云黄磊胡诗俊华南理工大学电力学院南方电网科学研究院有限责任公司中国南方电网有限责任公司

大规模光伏集群通过多级交流输电线路组网并经柔性直流线路外送，将面临远距离输送、潮流频繁波动、缺乏常规同步电源支撑等挑战，无功电源配置将成为确保系统稳定运行的关键。基于此，针对无同步电源支撑的大规模光伏集群送端系统，对... 详细信息

大规模光伏集群通过多级交流输电线路组网并经柔性直流线路外送，将面临远距离输送、潮流频繁波动、缺乏常规同步电源支撑等挑战，无功电源配置将成为确保系统稳定运行的关键。基于此，针对无同步电源支撑的大规模光伏集群送端系统，对多电压等级、大容量远距离交流输电系统中各级变电站的无功补偿优化配置问题进行了研究。根据无功规划中无功资源的全场景适应能力需求，提出包络式代表日场景集提取方法，并采用基于场景分解与组合的方法快速形成代表日无功优化补偿序列；为了提升系统在扰动后的动态调节能力，提出考虑换流站无功-电压控制裕度的多目标优化模型；针对新能源出力时序波动性所导致的静态无功补偿装置投切状态耦合问题，提出基于动态聚类平滑（DCS）的无功补偿分组配置方法。最后，通过中国西部某大规模光伏送端系统的实际算例验证表明，所提方法能够全面覆盖运行场景无功-电压需求，在有效提升系统稳定性的同时显著降低计算复杂度，具有较好的通用性与高效性。

关键词：光伏集群送端系统无功配置静态无功补偿动态聚类平滑场景分解与组合新能源

基于BP神经网络的短期光伏集群功率区间预测

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山东大学学报（工学版） 2020年第5期50卷 70-76页

作者：孙东磊王艳于一潇韩学山杨明闫芳晴国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250021 山东大学电气工程学院山东济南250061

针对大规模光伏并网给电力系统安全稳定运行带来的严峻挑战,考虑传统单一光伏场站功率预测的局限性,以区域性光伏集群功率为研究对象,提出一种基于BP神经网络的光伏集群功率的区间预测方法。通过互信息方法对变量进行相关性分析,提取关... 详细信息

针对大规模光伏并网给电力系统安全稳定运行带来的严峻挑战,考虑传统单一光伏场站功率预测的局限性,以区域性光伏集群功率为研究对象,提出一种基于BP神经网络的光伏集群功率的区间预测方法。通过互信息方法对变量进行相关性分析,提取关键解释变量作为输入变量,利用主成分分析进行数据降维,解决了光伏集群功率预测大数据处理的问题。利用神经网络在数据挖掘和非线性关系拟合方面的优越性,将神经网络和非参数概率预测相结合,量化光伏集群功率预测结果的不确定性。实验算例采用中国某地区10个光伏场站,利用未降维的原始数据与本研究所提出的数据降维方法进行对比,分别计算80%和90%预测区间,结果表明,本研究所提出的预测方法预测区间带更窄,具有更好的预测效果。利用本研究所提模型预测了某天超前72 h的80%和90%置信区间,验证了该方法的可行性和先进性。

关键词：光伏集群区间预测 BP神经网络数据降维主成分分析