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低压配电网中分布式光储系统的电压协调控制策略

低压配电网中分布式光储系统的电压协调控制策略

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作者：闫佳琪东北电力大学

学位级别：硕士

随着经济的迅猛发展,能源短缺已成为当前各国面临的严峻问题,极大程度的推动了可再生能源发电的研究及发展。其中光伏发电,因太阳能具有能量转换过程简单、太阳能可再生等特点,在众多可再生能源发电中占有十分重要的地位。又由于户用分... 详细信息

随着经济的迅猛发展,能源短缺已成为当前各国面临的严峻问题,极大程度的推动了可再生能源发电的研究及发展。其中光伏发电,因太阳能具有能量转换过程简单、太阳能可再生等特点,在众多可再生能源发电中占有十分重要的地位。又由于户用分布式光伏的优点有:就地开发建设、就地消纳利用,所以户用分布式光伏是目前双碳大背景下光伏发电发展的重要方向。不仅可以解决用地制约问题,助力双碳目标的实现,也可以充分调动个人积极性,助力乡村振兴。然而大规模的户用分布式光伏并入低压配电网后,给配网电压带来诸多不利影响,其中电压越限问题亟待解决。针对户用分布式光伏并网后所引起的电压越限问题,有必要先对其并入低压配网的电压控制需求进行分析研究。具体本文通过对比分析光伏的出力特性及居民负荷特性,并分析户用光伏并网后引起电压变化机理,考虑到光伏电源的接入位置、接入容量、接入数量均会在不同程度上影响到配网电压,设置算例条件分不同场景进行算例分析。由于户用光伏出力及居民负荷特性在时间上的不匹配性,会出现正午光伏出力过剩而轻负荷情况下,电压越上限问题;以及夜间光伏出力为0而重负荷情况下,电压越下限问题。由此可以得出针对于大规模的户用分布式光伏并网确实会在不同程度上给配网电压带来电压越限的问题,为后续电压控制策略的设计奠定基础。充分考虑到调压的经济性,面对电压越限的问题,首先考虑利用并入的户用光伏本身的光伏逆变器剩余容量进行电压调节,本文提出了一种基于光伏逆变器剩余容量的电压控制策略。在电压越上限时,光伏逆变器输出感性无功功率来降低配网电压,非必要情况下不衰减有功功率调压;在电压越下限时,有功功率始终工作在MPPT模式下,光伏逆变器输出容性无功功率。确定两级式三相光伏系统的并网拓扑结构后,利用Simulink进行模型的搭建,最后设置算例条件进行算例分析,得到本文所提电压控制策略的有效性及优越性。与此同时,在算例结果中,涉及到逆变器剩余容量是否充足的问题。若逆变器的剩余容量用尽而电压越限问题仍然存在,这就需要接着考虑用何种手段来继续调压。在目前双碳的大背景下,“新能源+储能”的组合发展迅速。由此考虑在用户侧引入分布式储能来继续光伏逆变器剩余容量用尽后,电压越限的问题仍然存在。本文提出了一种基于逆变器及分布式储能相协调的电压控制策略,即配网出现电压越限,率先进入到光伏逆变器剩余容量调压阶段;若剩余容量用尽,而此时电压越限问题仍存在,则进入到储能的基于一致性算法的调压阶段,二者进行电压的协调控制。在上述光伏系统并网模型的基础上,再次利用Simulink进行分布式光储系统的模型搭建,最后设置算例条件进行算例分析,得到本文所提电压协调控制策略的有效性。

关键词：低压配电网户用分布式光伏光伏逆变器分布式储能电压协调控制策略

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基于光伏逆变器调相运行的网源协调控制策略研究

基于光伏逆变器调相运行的网源协调控制策略研究

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作者：陈良耳南京师范大学

学位级别：硕士

随着国家对可再生能源开发的大力支持,我国光伏(Photovoltaic,PV)发电产业进入到快速发展阶段,2017年我国光伏的年发电量首超1000亿千瓦时。然而,由于其出力的随机性和波动性较大,光伏发电大规模并网会对电网的稳定运行造成较大影响。目... 详细信息

随着国家对可再生能源开发的大力支持,我国光伏(Photovoltaic,PV)发电产业进入到快速发展阶段,2017年我国光伏的年发电量首超1000亿千瓦时。然而,由于其出力的随机性和波动性较大,光伏发电大规模并网会对电网的稳定运行造成较大影响。目前,电压问题已经成为制约光伏发电大规模并网的一个重要因素。本文研究光伏逆变器调相运行控制技术,针对光伏电站和分布式光伏场景,协调光伏逆变器和现有的调压设备,提出相应的网源协调控制策略。主要研究工作如下:首先,在分析光伏逆变器无功调压机理的基础上,利用DIgSILENT软件搭建了逆变器调相运行控制模型,分别在有功功率变化和三相短路故障情况下验证该控制方法的有效性。仿真结果表明,光伏逆变器的无功输出能为电网提供一定的电压支撑,减小因有功功率变化引起的并网点电压波动和抑制因三相短路故障导致的并网点电压跌落。其次,针对光伏电站电压控制场景,在分析光伏电站电压分布特性和无功源无功补偿特性的基础上,提出一种光伏电站电压预防—紧急协调控制策略,实现大型光伏电站内静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)、逆变器和电容器组之间的无功协调控制。仿真结果表明,在发生扰动时,协调SVG和逆变器对并网点电压优先进行快速支撑,尽可能减少电容器组的投切次数。扰动消除后,利用电容器组和逆变器发出的无功置换出SVG发出的无功,使SVG保持较大的无功裕度,以应对下一次扰动的发生。同时以各光伏发电单元(PV Generation Unit,PVGU)端口电压方差最小为目标对逆变器的无功响应量进行优化,从而改善站内的电压分布情况。最后,针对分布式光伏电压控制场景,在分析分布式光伏并网对配电网电压影响和配电网中调压设备调压特性的基础上,提出一种配电网电压多设备协调控制策略。利用灵敏度信息划分不同位置光伏的电压控制域和变压器有载调压开关(On-Load Tap Changer,OLTC)的电压控制域,再根据电压越限节点所处的控制域,协调不同位置的PV和OLTC动作进行调压。仿真结果表明,采用电压多设备协调控制策略可以实现一个控制域对应一个调压设备,保证了整个配电网电压运行的安全性和稳定性。同时,充分利用光伏逆变器的无功裕度,减少了 OLTC的动作次数,提高了 OLTC的使用寿命。

关键词：逆变器调相运行控制光伏电站分布式光伏电压协调控制策略

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