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含分布式电源的交(直)流配电网电压控制

马雷鹏  
【摘要】:分布式电源的高效、环保等特点促使其在电力系统中的分布越来越广泛。现代配电网具有适宜于分布式电源接入、供电质量高,减少城市用电紧张等特点,发展现代配电网将是城市电网的必然要求。由于分布式电源出力的随机性和波动性,其接入现代配电网必然造成各节点电压的波动,节点电压作为衡量配电网电压质量的重要指标,因此对电压控制的研究就显得尤为关键。现代配电网内含DG的种类多,在进行潮流分析过程中,对于不同种类的节点采用恰当的方法向PQ节点转换,因而需要对不同种类的分布式电源的输出功率进行建模并确立其节点类型,便于计算;研究含多种类型的交流配电网优化模型,采用改进遗传算法对模型求解,采用随机潮流算法对系统潮流进行求解,算例分析表明本文优化模型能减少配电网网损,提高配电网运行的经济性。对直流配电网的运行模式、控制层次、控制方式进行了分析。指出VSC是连接直流配电网与外部电网的重要设备,控制其输出功率稳定对于直流配电网的稳定运行有重要意义。针对其不同运行模式下VSC的控制问题,提出了适用于直流配电网的电压协调控制方式,提出的将带裕度的电压控制方式与功率电压下垂控制方式相结合的电压协调控制方式结构合理,层次清晰。在DG与负荷的功率发生波动时,能将母线电压控制在有效范围内,保证系统的稳定运行;在直流配电网运行模式发生改变时,换流站控制模式之间能够平滑切换,不会对母线电压带来冲击。所提协调控制模式能够快速响应系统功率的变化,提高了系统的稳定性;直流配电网内无感抗、容抗,潮流分析比交流配电网简单,研究了基于Newton-Raphson法的直流配电网潮流分析,并将其用于后续的直流配电网研究中。针对大量分布式电源并入直流配电网后的电压波动问题,提出一种适用于直流配电网的双阶段电压控制方式,第一阶段通过电压源换流站来控制全网的电压水平,第二阶段通过优化DG的有功出力对系统各节点电压进行调整,且双阶段的控制结果相互反馈,共同实现对直流配电网各节点电压的控制。算例分析表明,本文所提的双阶段控制方式能有效适应大量DG的接入,能有效控制直流配电网各节点的电压,保证系统安全稳定运行。


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