基于灵敏度的主动配电网无功电压控制策略

摘要

随着高渗透率分布式能源(distributed energy resource，DER)接入，主动配电网是智能电网发展的必然趋势，其无功电压控制和优化调度是智能配电网研究的热门方向。在主动配电网的框架下，DER参与智能配电网的运行和控制，不再像传统配网一样进行被动式的消纳。分布式发电（Distributed Generation，DG），可控负荷，储能单元等将配合电容和变压器这些传统的调控方式进行电网的优化调度，维持电网的稳定、安全、经济运行。为了解决高渗透率DER接入对电网稳定性和经济性所造成的冲击，本文研究多类型DER之间以及DER与传统的电容器、变压器之间的协调配合，确定了优化调控策略指导系统的最优化潮流分布，完成稳定系统电压，减小网络损耗的要求。本文着重对主动配电网框架下的电压网损优化进行研究，主要的成果如下:　　(1)为了详细分析不同调控方式间的相互影响机理，本文采用了灵敏度法通过计算各个节点的灵敏度矩阵详细研究了DG、电容器、变压器等各种控制手段对节点电压和线路网损造成的影响，以及各种控制手段之间的相互影响。　　(2)提出了多类型调节方式参与下的主动配电网无功电压控制策略。策略中研究了光伏、燃料电池、风电的输出模型，根据它们的控制原理加入了惩罚因子对不同的调控方式进行统一协调管理。灵敏度的指导作用对DG利用效率以及网络无功的合理分布具有重要意义，策略以灵敏度作为指导，协调控制可控单元对配电网进行无功优化。在灵敏度的范畴内，加入了权重因子协调电压灵敏度和网损灵敏度，解决了电压和网损间不同量纲如何统一协调的问题，在不同工况下（电压越上限和越下限工况）指导策略对电压或者网损进行优先优化。　　(3)针对控制策略，在对比智能优化算法中进行效率上和收敛结果上的改进。根据电压灵敏度、网损灵敏度给出了控制变量调节的定量计算方法;根据调控方式的无功调节效率给出了协调不同类型调控方式的惩罚因子;根据多次仿真实验结果定量协调电压灵敏度和网损灵敏度的权重因子。最后基于灵敏度法提出了收敛速度快且收敛结果较优的主动配电网无功电压控制策略，通过对比智能优化算法的仿真算例验证了本文所提出策略的优越性和适用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 含DER配电网的潮流计算

1．2．2 灵敏度分析及其控制策略

1．2．3 主动配电网无功电压控制

1．3 研究目标和主要工作

第2章 分布式能源接入电网的网损特性

2．1 主动配电网概述

2．2 配电网的无功优化理论

2．2．1 无功补偿装置

2．2．2 无功负荷及无功功率的损耗

2．2．3 无功功率对电压的影响

2．2．3 配电网的无功优化

2．3 潮流计算方法

2．4 灵敏度公式推导

2．4．1 电压灵敏度

2．4．2 网损灵敏度

2．5 调控对电压网损影响的仿真算例

2．6 本章小结

第3章 基于灵敏度的主动配电网无功电压控制

3．1 灵敏度系数的求取

3．2 基于灵敏度的电压／网损调控

3．2．1 电压调控

3．2．2 电压调控量计算

3．2．3 网损调控

3．3 控制策略仿真算例

3．3．1 电压越下限

3．3．2 电压越上限

3．4 本章小结

第4章 灵敏度策略与优化算法对比

4．1 优化算法概述

4．1．1 粒子群算法

4．1．2 自适应差分进化算法

4．1．3 回溯搜索算法

4．2 灵敏度策略改进

4．2．1 网损调控量的定量计算

4．2．2 优先度置零策略

4．3 仿真算例

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的论文及科研情况