分布式光伏接入下配电网分区与无功优化控制研究

摘要

近年来，随着传统化石能源的急剧消耗，分布式电源中的光伏发电凭借其资源的充足性、清洁性等优点得到了广泛关注。但是分布式光伏出力的间歇性、随机性使得配电网的潮流状态频繁波动，此外，分布式光伏接入使得配电网分布式特性越发明显，传统的集中式优化控制已经难以满足这种新形式的控制要求。为此，本文研究了含有分布式光伏的配电网分区方法以及分区后各个区域协调优化两个方面内容，提出了基于改进Louvain算法的分区方法和基于分区协调的配电网分布式无功优化方法。 论文主要研究工作如下: 1.光伏接入下基于社区检测算法的配电网分区方法。该方法首先考虑分布式光伏接入对分区的影响，定义了节点间电气距离期望矩阵。其次，为了表征分区内提供无功功率就地平衡能力，定义了电气模块度函数。最后，为了进一步提高分区质量，提出了一种改进Louvain社区检测算法进行，该算法所得分区结果为基于分区协调的光伏接入下配电网分布式无功优化奠定基础。 2.基于分区协调的光伏接入下配电网分布式无功优化方法。首先，该方法基于凸包松弛技术建立了含分布式光伏的配电网集中式无功优化模型。然后，在分区基础上，通过区间解耦将无功优化模型分解为若干区域的子优化模型。最后，采用原对偶乘子法协调求解各个子优化模型。此优化方法具有通信负担小、控制灵活、全局优化能力强的优点，相邻分区间仅需少量的变量交互即可实现全局有功网络损耗的分布式优化和电压控制。 3.仿真分析。采用含分布式光伏接入的IEEE33节点和PG&E69节点作为算例进行仿真验证。仿真结果表明:所提含分布式光伏接入的配电网分区方法能够自动获得稳定且合理的分区结果，另外凸包松弛技术和原对偶乘子法适用于含有分布式光伏的配电网分布式无功优化，能够实现节点电压的有效控制。