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含分布式电源的配电网三相电压不平衡度抑制策略研究

杨乔丹  
【摘要】:随着社会经济的高速发展,人们对电能的需求日益增加,单相供电的终端负荷持续增长,导致配电网中的不平衡问题更加突出,对电能质量产生较大的危害。再加上传统化石能源危机的加重和人们环保意识的增强,环境友好的可再生能源发电在电力系统中得到重视和发展。然而由于光伏发电、风力发电等为代表的新型能源具有随机性和不可控制性,在新能源接入电网的同时保证电能质量,同时实现新能源优化分配成为电力系统新的挑战。因此,本文视虚拟电厂(VPP)为电力系统的可调度资源,降低系统中光伏出力的随机波动性,提高其利用率,进而实现系统级的有功优化调度;同时通过优化光伏逆变器的电压无功控制策略,对电网提供无功补偿,抑制三相系统的不平衡现象,进而实现电能质量的提高。通过对算例分析、计算的结果验证了模型方法的实用有效性,具体内容如下:首先针对含分布式光伏的配电系统中的三相不平衡问题,结合VPP参与配电网优化调度的特性构造了分布式光伏系统、燃气轮机和电池储能系统的模型。根据配网三相不平衡情况,分析了配网中三相不平衡的计算依据。针对含分布式电源配电网分析的复杂性,引入Open DSS开源配网计算软件作为数值仿真计算平台,实现正常工作条件下的序列潮流计算,并利用它开放、灵活的优越性,通过DSS/COM接口将Matlab与Open DSS连接。用Open DSS实现物理层的元件建模与电气计算,在Matlab平台上实现决策层的优化计算。然后,按照分布式电源在配电网中发展水平的差异,针对初期状况,研究了通过优化光伏逆变器的电压无功补偿策略来降低三相不平衡度的基本方法;针对高级阶段,在预测不同环境条件下光伏和负荷功率曲线的基础上,进一步计入分布式电源的随机波动性,研究了以燃气轮机成本最低与三相不平衡度最小的VPP多目标优化运行策略。最后,以改进的IEEE34节点系统为对象,用粒子群算法实现对优化模型的求解。计算结果表明,当少量光伏电源接入电网时,通过合理控制其逆变器能够实现降低三相不平衡度的作用;当可调度分布式电源十分丰富时,通过VPP实现多控制器的协调优化能够在以燃气轮机成本为代表的经济指标和以三相不平衡度为代表的电能质量指标间取得合理的平衡。


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