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含高比例户用光伏的柔性互联台区运行优化研究

含高比例户用光伏的柔性互联台区运行优化研究

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作者：马铭浩贵州大学

学位级别：硕士

在国家政策和能源发展的双重驱动下,户用光伏在台区并网数量呈爆发式增长。大规模户用光伏并网后,光伏过剩的有功功率将导致台区运行环境恶化,电压波动和越限、三相不平衡以及网损加剧等问题更为突出。而传统配电台区为单辐射状结构,调... 详细信息

在国家政策和能源发展的双重驱动下,户用光伏在台区并网数量呈爆发式增长。大规模户用光伏并网后,光伏过剩的有功功率将导致台区运行环境恶化,电压波动和越限、三相不平衡以及网损加剧等问题更为突出。而传统配电台区为单辐射状结构,调控手段单一,缺乏功率的支撑,难以满足大规模户用光伏的并网需求。考虑到柔性互联交直流混合的台区供配电形式具备更为强大的潮流控制能力和分布式电源就地消纳能力,是能够有效应对上述问题的重要手段之一。本文在该背景下,围绕含高比例户用光伏的台区运行环境开展低压柔性互联技术的相关研究,具体内容如下:(1)建立了柔性互联台区的相关元件模型以及运行稳态模型。元件模型包括户用光伏发电单元、储能装置和柔性互联装置模型,台区稳态模型包括三相四线制低压配电网线路模型、基于电流注入型牛顿法的三相潮流计算模型以及直流系统牛顿-拉夫逊法进行潮流计算模型,通过一个含双端FID的柔性互联低压配电网作为算例分析验证。(2)考虑柔性互联装置和储能装置一体化接入,构建了一种基于柔性互联的交直流混合低压台区供配电形态。在构建基于B2B-VSC的FID和储能一体化接入模型的基础上,设计了一种考虑台区电压越限、三相不平衡以及高网损问题的运行优化策略,并采用二阶锥松弛和线性化的思想对优化模型进行简化,利用正十六变形对FID二阶锥约束进行拟合,降低模型求解难度。从FID直流侧储能接入影响、优化权重系数多角度分析了交流台区运行环境改善情况。结果表明所提出的基于台区内部柔性互联的交直流混合供配电模式能有效提升台区的调控能力,改善台区承载分布式能源的电能质量水平。(3)采用了一种交流台区与低压直流系统末端柔性互联的台区供电形态,同时设计了一种考虑有载调压装置、并联电容器组、VSC和储能的多设备互补的交直流混合两阶段优化方案。第一阶段以消纳光伏、降低网损为目标函数,求取OLTC和并联电容器组24h最优动作序列;第二阶段考虑光伏及负荷短时功率特性并结合一阶段优化结果,以消纳光伏、降低网损和节点电压偏差为目标,优化VSC和储能装置短时功率出力。模型求解方法在二阶锥松弛和线性化的基础上,针对连续优化无法完全模拟离散变量,采用一种基于k-meas聚类动态解耦策略对优化模型中变量进行解耦。算例结果表明,所提方法能够有效改善交流台区运行情况,提升台区光伏消纳能力。

关键词：户用光伏柔性互联台区一体化二阶锥规划多设备互补

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